藍(lán)寶石連接性能研究.pdf

1、藍(lán)寶石（α-Al2O3單晶）強(qiáng)度高、硬度大、耐高溫、抗腐蝕、耐磨性好、摩擦系數(shù)小、電阻率高，而且還具有良好的熱傳導(dǎo)性和電氣絕緣性，最關(guān)鍵的是藍(lán)寶石在可見(jiàn)光和MWIR波段具有良好的透光性，被認(rèn)為是紅外軍事裝備、衛(wèi)星光學(xué)窗口的理想材料。新的高性能光學(xué)系統(tǒng)窗口尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人工生長(zhǎng)的最大藍(lán)寶石。為滿足這種需求，需要發(fā)展一種低成本的邊緣連接工藝，從較小熔體生長(zhǎng)的坯料生產(chǎn)大面積的藍(lán)寶石窗口。本文采用玻璃釬焊法和反應(yīng)燒結(jié)法兩種工藝進(jìn)行藍(lán)寶石的連接。研

2、究了連接工藝、焊料成分對(duì)接頭顯微結(jié)構(gòu)和連接性能的影響，利用SEM、EDS等分析手段對(duì)接頭界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。
　　采用玻璃釬焊法，用MAS焊料釬焊連接藍(lán)寶石。實(shí)驗(yàn)表明接頭強(qiáng)度隨釬焊溫度的升高而降低，隨保溫時(shí)間的增加先升后降。最佳工藝參數(shù)為：P=1MPa，T=1550℃，t=30min，在此條件下接頭的四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為129MPa。觀察接頭微觀形貌后發(fā)現(xiàn)有微裂紋產(chǎn)生，這是由藍(lán)寶石與焊料熱膨脹系數(shù)的差異和藍(lán)寶石本身熱膨脹系數(shù)的各向異性造

3、成的應(yīng)力集中引起的。微裂紋的存在是導(dǎo)致連接強(qiáng)度降低的主要原因。
　　采用反應(yīng)燒結(jié)法，用Al2O3系無(wú)機(jī)焊料反應(yīng)燒結(jié)連接藍(lán)寶石。結(jié)果表明用純Al2O3粉末連接藍(lán)寶石，結(jié)合層內(nèi)焊料呈不連續(xù)分布，且存在大量孔洞和氣孔等缺陷，致密性較差，而且燒結(jié)不完全。連接強(qiáng)度最高達(dá)193MPa。而在Al2O3粉末中加入添加劑（SiO2和MgO）進(jìn)行連接時(shí)，接頭組織得到顯著改善，大缺陷明顯減少，焊料層較致密。連接界面處的潤(rùn)濕情況良好，有明顯的反應(yīng)層。連接