Al2O3陶瓷與奧氏體不銹鋼真空釬焊接頭抗裂性研究.pdf

1、Al2O3陶瓷/304不銹鋼異種連接構(gòu)件結(jié)合了陶瓷強(qiáng)度高、耐高溫、絕緣性好和金屬塑性好的特點(diǎn)，在現(xiàn)代航天航空和電子領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景；但兩種材料有著較大的物理和化學(xué)性質(zhì)差異，使得其釬焊連接時(shí)存在著潤(rùn)濕性差和接頭易出現(xiàn)裂紋的問題，特別在較大尺寸的陶瓷/金屬焊件中開裂更為嚴(yán)重，嚴(yán)重限制了陶瓷與金屬?gòu)?fù)合構(gòu)件的應(yīng)用和推廣。
　　本文針對(duì)Al2O3陶瓷/304不銹鋼釬焊接頭裂紋的問題，選用Ag-Cu-Ti釬料對(duì)Al2O3陶瓷與304不銹

2、鋼進(jìn)行釬焊連接，對(duì)釬焊接頭裂紋的開裂路徑進(jìn)行了分析，并通過EDS、XRD確定了釬焊接頭的界面反應(yīng)產(chǎn)物，并研究了工藝參數(shù)對(duì)接頭微觀組織和裂紋的影響，最后采用添加Mo片的方法來(lái)降低接頭應(yīng)力，并研究了中間層對(duì)接頭組織與裂紋的影響，成功消除了Al2O3陶瓷與304不銹鋼釬焊接頭的裂紋，分析了Al2O3陶瓷/304不銹鋼接頭的連接機(jī)理，研究結(jié)果表明：
　　在釬縫成形良好的前提下，Al2O3陶瓷/304不銹鋼釬焊接頭均發(fā)生開裂現(xiàn)象。接頭裂紋表

3、現(xiàn)一般為兩種方式：陶瓷開裂，混合開裂。當(dāng)釬焊溫度較高（850℃以上）、保溫時(shí)間較長(zhǎng)（20min以上）、冷卻速度較快（5℃/min）時(shí)，接頭處有較大的熱應(yīng)力，陶瓷先出現(xiàn)裂紋，隨后裂紋在應(yīng)力作用下沿陶瓷擴(kuò)展。當(dāng)釬焊溫度在810℃-830℃范圍內(nèi)、保溫時(shí)間5-20min時(shí)，接頭處熱應(yīng)力相對(duì)較小，此時(shí)接頭受到界面結(jié)構(gòu)的影響更為明顯，當(dāng)接頭釬縫中出現(xiàn)大量高脆性的金屬間化合物時(shí)，裂紋首先在釬縫中產(chǎn)生，隨后裂紋偏折進(jìn)入陶瓷中擴(kuò)展。
　　釬焊連接

4、A12O3陶瓷與304不銹鋼所得接頭的結(jié)構(gòu)為：A12O3陶瓷/TiO+Ti3Al/Ag(s,s)+Cu(s,s)+Fe2Ti/304不銹鋼。隨著釬焊溫度升高、保溫時(shí)間延長(zhǎng)或釬料層增厚，接頭中Fe2Ti金屬間化合物數(shù)量增加、尺寸增大，陶瓷側(cè)界面反應(yīng)層增厚，接頭裂紋也越嚴(yán)重。通過在600℃保溫30min的隨爐熱處理工藝可以有效改善接頭裂紋情況，緩解接頭應(yīng)力，但并不能消除裂紋，熱處理工藝對(duì)接頭組織無(wú)明顯影響。降低冷卻速度能一定程度上抑制接頭裂

5、紋，但并不能消除；且隨著冷卻速度的降低，接頭中金屬間化合物量增加，陶瓷側(cè)反應(yīng)層增厚。
　　中間層Mo的加入降低了接頭熱應(yīng)力。隨著中間層Mo厚度的增加，接頭裂紋得到進(jìn)一步抑制。在釬焊溫度820℃保溫10min、中間層Mo0.2mm時(shí)，釬焊接頭沒有出現(xiàn)裂紋；添加Mo片后能一定程度上阻礙不銹鋼中的Fe元素向陶瓷側(cè)的擴(kuò)散，在不銹鋼側(cè)的釬縫中出現(xiàn)大量Fe2Ti金屬間化合物聚集現(xiàn)象，在陶瓷側(cè)的釬縫中只出現(xiàn)少量Fe2Ti金屬間化合物顆粒。Mo片