多孔Si3N4與致密Si3N4陶瓷的連接工藝與機理研究.pdf

1、多孔 Si3N4陶瓷是體內(nèi)具有大量相通或是閉合氣孔的一種集結(jié)構(gòu)與功能于一體的陶瓷材料。憑借其低介電、抗氧化、抗熱震性能，廣泛用作航天透波材料。本文采用了RE2O3(RE=Yb，Y或Nd)-A2O3-SiO2-Si3N4混合粉末原位形成β-sialon/玻璃中間層連接多孔Si3N4與致密Si3N4陶瓷，研究了焊料中摻雜不同的稀土元素以及焊接工藝參數(shù)對接頭組織和性能的影響規(guī)律，分析了焊縫中的相形成過程并探討了界面結(jié)合機制；通過高溫力學、高溫

2、氧化、熱震性能的評價了接頭高溫損傷行為。
　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Yb(或Nd)-β/玻璃復合焊料在1600℃下保溫30min，施加0.8MPa連接壓力所得連接接頭室溫四點彎曲強度均達到最大值，分別為88MPa和158MPa。Y-β/玻璃復合焊料在1650℃下保溫30min，施加0.8MPa連接壓力所得連接接頭室溫四點彎曲強度最佳，為103MPa。升高連接溫度或延長保溫時間，可以促進焊縫內(nèi)產(chǎn)生β-Sialon相，但是會造成大量玻璃液相向多孔

3、陶瓷一側(cè)浸滲。連接溫度過低或保溫時間短，焊縫致密化程度下降，接頭強度較低。降低連接壓力可以緩解玻璃相向多孔陶瓷內(nèi)的浸滲，但是會使連接強度下降。
　　將1500℃較低溫度下保溫15min，加壓0.8MPa所得接頭進行1550℃保溫30min無壓熱處理，可有效緩解玻璃相向多孔Si3N4陶瓷一側(cè)浸滲的現(xiàn)象，但是與直接連接時最佳接頭相比，接頭強度較低。提高熱處理溫度至1600℃，接頭強度提高，但是玻璃相向多孔Si3N4陶瓷內(nèi)浸滲又會加劇。

4、
　　對 RE(Yb，Y或 Nd)-β/玻璃復合焊料在1600℃下保溫30min，施加0.8MPa連接壓力直接連接的多孔Si3N4與致密Si3N4陶瓷接頭進行高溫性能研究發(fā)現(xiàn)，在1000℃測試溫度下，三種連接接頭的三點彎曲強度分別為22MPa，52MPa，81MPa。接頭的抗氧化能力進行測試，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過1200℃氧化12h，連接接頭均未見明顯氧化層，但接頭氧化表面發(fā)現(xiàn)有裂紋出現(xiàn)。Nd-β/玻璃復合焊料連接接頭表面裂紋最輕，其剩余強度