超聲輔助藍(lán)寶石外延連接界面組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能研究.pdf

1、藍(lán)寶石是一種光學(xué)特性非常卓越的窗口材料，它被廣泛應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域。并且，藍(lán)寶石還具有很高的強(qiáng)度，自身耐腐蝕性以及抗高溫性能良好，它在發(fā)光器件、半導(dǎo)體襯底等電子領(lǐng)域同樣應(yīng)用廣泛。目前藍(lán)寶石焊接問題主要集中在金屬對(duì)母材難以潤(rùn)濕以及焊后殘余應(yīng)力大兩個(gè)方面。本文提出采用純Al釬料和AlCuMg釬料分別超聲釬焊藍(lán)寶石。研究在超聲波作用下藍(lán)寶石/釬料界面結(jié)合機(jī)理，分析接頭組織形貌及斷口特征。探索高強(qiáng)度、低應(yīng)力藍(lán)寶石釬焊接頭的獲取工藝。
　　

2、研究結(jié)果表明，在700℃的溫度條件下，采用超聲輔助的方式純Al釬料會(huì)在藍(lán)寶石整個(gè)表面發(fā)生界面反應(yīng)，生成Al2O3。純Al釬料與藍(lán)寶石母材以生成的Al2O3過渡層的形式實(shí)現(xiàn)連接。超聲作用時(shí)間越長(zhǎng)，藍(lán)寶石與純Al釬料的界面反應(yīng)越充分，其形態(tài)也由非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)化。
　　采用純Al超聲釬焊藍(lán)寶石，接頭結(jié)合緊密。力學(xué)性能測(cè)試表明，隨著超聲作用時(shí)間的增長(zhǎng)接頭剪切強(qiáng)度基本不變，最高強(qiáng)度為49MPa。觀察斷口形貌以及EDS能譜檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，斷裂發(fā)生在

3、釬料內(nèi)部；表明純Al釬料自身的強(qiáng)度低于Al2O3過渡層/藍(lán)寶石的結(jié)合強(qiáng)度以及Al2O3過渡層/純Al釬料的結(jié)合強(qiáng)度，釬料本身是釬焊接頭的薄弱環(huán)節(jié)。
　　在680℃下，AlCuMg釬料與藍(lán)寶石發(fā)生界面反應(yīng)生成MgAl2O4，超聲波能夠促進(jìn)界面反應(yīng)的進(jìn)行，隨著超聲作用時(shí)間的延長(zhǎng)，藍(lán)寶石表面生成的MgAl2O4增多增厚。
　　在爐冷條件下AlCuMg釬料超聲釬焊藍(lán)寶石時(shí)，藍(lán)寶石母材表面存在顯微裂紋，釬料與藍(lán)寶石的界面處存在未焊合的