Al-,2-O-,3-陶瓷表面激光銅基合金化的試驗(yàn)研究.pdf

1、陶瓷材料具有許多優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用于動(dòng)力機(jī)械、機(jī)械行業(yè)、航空航天、熱交換器以及大規(guī)模集成電路和電子元器件等方面。但由于其性脆及不宜加工等不可避免的缺點(diǎn)，限制了陶瓷的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用。將陶瓷表面進(jìn)行改性處理以及與金屬連接成復(fù)合零件是揚(yáng)長(zhǎng)避短擴(kuò)大陶瓷應(yīng)用的主要途徑。
　　 利用表面改性技術(shù)將陶瓷表面合金化，不僅可以將表面層直接作為釬焊或擴(kuò)散焊接中間層，而且使陶瓷表面的晶格結(jié)構(gòu)、晶體缺陷、表面能以及表面應(yīng)力狀態(tài)等方面的性能發(fā)生了改變，

2、這對(duì)提高陶瓷表面的潤(rùn)濕性、提高元素的擴(kuò)散能力、降低焊接溫度以及提高接頭強(qiáng)度等方面都起到了重要作用。
　　 利用Nd:YAG固體脈沖激光器在Al2O3陶瓷表面進(jìn)行銅合金化試驗(yàn)，研究了合金層厚度與激光加工工藝參數(shù)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)隨著激光功率的增加或掃描速度的降低，熔寬和熔深都增加。其最佳工藝參數(shù)是脈沖寬度3 ms、電壓為75V、頻率為20 Hz、離焦量11 mm、掃描速度5mm·s-1、保護(hù)氣體為Ar，保護(hù)方式為同軸和側(cè)面保護(hù)，氣體流量

3、分別為25L·min-1、15L·min-1。陶瓷基體與合金層能形成連續(xù)的界面，合金層的厚度比較均勻，平均厚度為40～50 μm。合金層中銅、氧、鋁以化合物CuAlO2和α-Al2O3的形式存在。CuAlO2能夠改善銅與陶瓷的潤(rùn)濕性，從而形成良好的合金層。但由于銅元素的大量燒損，合金層中銅的含量低于20[％]。
　　 用5Kw橫流CO2激光器在陶瓷表面進(jìn)行銅合金化試驗(yàn)，試驗(yàn)后分別對(duì)合金層微觀形貌及性能進(jìn)行了比較分析。本試驗(yàn)采用同

4、步送粉及預(yù)置粉末的方法。其中預(yù)置粉末法的最佳工藝參數(shù)是激光功率450 W、掃描速度10 mm·s-1、離焦量20 mm、保護(hù)氣體為Ar，保護(hù)方式為側(cè)面保護(hù)，氣體流量為15L·min-1，陶瓷基體與合金層能形成連續(xù)的界面，合金層的厚度比較均勻，平均厚度為150 μm。合金層中銅、氧、鋁以化合物CuO和α-Al2O3的形式存在；同步送粉的最佳工藝參數(shù)為激光功率500 W、掃描速度10 mm·s-1、離焦量20 mm、載粉氣為Ar氣，氣流量為