多孔Si3N4陶瓷與Invar合金的釬焊工藝探索與機理研究.pdf

1、多孔Si3N4陶瓷是一種經(jīng)高溫燒成，體內(nèi)具有數(shù)量巨大的彼此相通或閉合氣孔的一類新型的結(jié)構(gòu)—功能一體化材料，具有普通陶瓷所不具備的低介電、抗熱震、抗氧化等新特性，從而成為超高速導彈天線罩的理想透波材料，在天線罩的裝配及使用的過程中，罩體材料必然要在其端部與金屬環(huán)實現(xiàn)有效連接才能獲得所需要的成品構(gòu)件。Invar合金以其室溫范圍內(nèi)極低的熱膨脹系數(shù)成為金屬環(huán)的首選材料。因而本文開展了多孔Si3N4陶瓷與Invar合金的釬焊連接研究，通過對釬料體

2、系和釬焊工藝參數(shù)的優(yōu)化達到控制釬焊接頭界面組織以及提高接頭力學性能的目的。
　　采用Ag-Cu-Ti釬料釬焊連接多孔Si3N4陶瓷與Invar合金，研究了釬焊溫度和保溫時間對接頭組織及性能的影響。隨著釬焊溫度升高，接頭內(nèi)界面處殘余應力加劇，導致接頭強度隨溫度升高而下降。隨著保溫時間的延長，接頭強度先增加后減少，當保溫時間較短，界面反應不夠充分，導致釬合率不高；而保溫時間過長，釬料中間層中的脆性化合物數(shù)量增加，亦會降低接頭力學性能。

3、在釬焊溫度為1093K，保溫15min，接頭室溫剪切強度達到最高值47.89MPa。
　　采用Ag-Cu-Ti/Ti復合釬料釬焊多孔Si3N4陶瓷與Invar合金，闡明了Ti箔厚度及工藝參數(shù)對接頭界面組織和性能的影響，母材之間及其與接頭內(nèi)組織的熱膨脹系數(shù)差異產(chǎn)生的殘余應力以及釬焊接頭中脆性化合物的形成都弱化接頭性能。接頭剪切強度隨著釬焊溫度的升高逐漸降低，而隨著保溫時間的延長先增加后降低；當Ti箔厚度從20μm逐步增加到60μm時

4、，接頭剪切強度先增加后減少。在釬焊溫度為1093K，保溫時間為45min，復合釬料中Ti箔厚度為30μm條件下，接頭剪切強度達到最大值132.5MPa。在對接頭組織進行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合熱力學方法揭示了使用Ag-Cu-Ti/Ti復合釬料釬焊連接多孔Si3N4陶瓷與Invar合金的接頭組織演化過程和連接機理：在陶瓷界面，釬料中Ti元素與Si3N4發(fā)生化學反應形成反應層而緊密結(jié)合；在Invar合金界面，釬料層與合金形成牢固的冶金結(jié)合，最終得