304不锈钢/SiC连接用Al合金及连接工艺的研究
发布时间：2021-04-30 06:28
本文对304不锈钢/SiC连接用Al合金及连接工艺进行了研究。结果表明,76.5Al-8.5Ti-5Cu-10Si合金主要由Al-Al2Cu共晶、Al-Si亚共晶低熔点组织（493-586℃）和Al TiSi高熔点（841℃）金属间化合物构成,在加热器工作温度500-600℃存在固液双相,且固相能起到支撑作用。高温润湿实验测定合金对SiC的润湿角约为50°。润湿界面致密平整无缺陷,合金中的Al元素扩散进入陶瓷侧,并且分别在合金与陶瓷中的Al、Si元素相互反应,界面实现冶金结合。合金中10wt.%Si元素的添加抑制了界面处Al4C3脆性相生成。在不同连接工艺下进行多次连接实验分析连接工艺对界面组织的影响,连接温度为700℃保温20min时得到的层状材料连接效果较好。Al3FeSi2、AlFe6Si和Al3SiCr等金属间化合物在中间层生成并形成约100μm厚的反应层。随温度升高,化合物形貌变化,并且反应层厚度增加,陶瓷侧连接效果逐渐变差直至温度为900℃时连接失败,但连接温度低至600℃时,连接合金中的反应层无法形成,不锈钢侧界面连接不牢固,陶瓷连接失败。保温时间直接影响反应层的厚度,随...
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 陶瓷-金属连接技术研究现状
1.1.1 固相压力扩散焊
1.1.2 活性金属钎焊法
1.1.3 部分瞬间液相连接
1.2 中间层的分类和研究
1.3 SiC/金属连接的基本问题
1.3.1 热膨胀行为与热应力
1.3.2 陶瓷与金属的润湿行为
1.3.3 接头界面问题
1.4 本课题研究的主要内容及目标
第二章 实验方法及设备
2.1 实验原料
2.2 实验设备及方法
2.2.1 连接合金的制备
2.2.2 热浸镀实验
2.2.3 润湿角测定实验
2.2.4 304不锈钢/铝基连接合金/SiC连接实验
2.3 样品的性能测试仪器及表征方法
2.3.1 差热分析
2.3.2 XRD相分析
2.3.3 扫描电子显微镜
2.3.4 硬度测试
2.3.5 剪切强度测试
2.3.6 三点弯曲强度测定
第三章 连接用铝合金的研究
3.1 Al-Ti-Zn合金的微观组织和熔点分析
3.1.1 物相及微观组织分析
3.1.2 熔点分析
3.2 Al-Ti-Cu-Sn合金的微观组织和熔点分析
3.2.1 物相及微观组织分析
3.2.2 熔点分析
3.3 Al-Ti-Cu-Si合金的微观组织和熔点分析
3.3.1 Al-Ti-5Cu-xSi合金的物相及微观组织分析
3.3.2 Al-Ti-5Cu-xSi合金的熔点分析
3.4 热浸镀实验结果
3.5 Al-Ti-5Cu-xSi合金润湿性分析
3.5.1 润湿行为及界面组织分析
3.5.2 界面反应分析
3.6 本章小结
第四章 连接工艺对层状材料组织与性能的影响
4.1 引言
4.2 连接温度对界面组织的影响
4.2.1 连接温度对不锈钢/连接合金界面组织的影响
4.2.2 连接温度对连接合金/SiC界面组织的影响
4.3 反应层物相组成分析
4.4 连接温度对层状材料硬度分布的影响
4.5 保温时间对界面组织的影响
4.5.1 保温时间对不锈钢/连接合金界面组织的影响
4.5.2 保温时间对连接合金/陶瓷界面组织的影响
4.6 保温时间对层状材料硬度分布的影响
4.7 层状材料的剪切强度
4.8 层状材料的三点弯曲强度
4.9 不同中间层连接304不锈钢和SiC的对比实验
4.10 连接行为分析
4.11 接头的断裂行为
4.12 本章小结
第五章 结论
参考文献
攻读学位期间所获得的相关科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]304不锈钢/铝扩散焊接界面组织与性能[J]. 史珂轲,刘德义,任瑞铭. 大连交通大学学报. 2014(05)
[2]过共晶铝硅合金耐磨性能的研究进展[J]. 杨颖,王宇鑫,张瑜,王华钰,严彪. 金属功能材料. 2011(04)
[3]Al-Si-Cu基钎料钎焊6063铝合金钎焊接头的显微组织及剪切性能[J]. 张国伟,包晔峰,蒋永锋,朱宏. 上海交通大学学报. 2010(S1)
[4]铜应力缓解层对陶瓷-金属连接残余应力的影响[J]. 张小勇,楚建新,叶军,陆艳杰,刘鑫. 真空电子技术. 2006(04)
[5]Progress in Joining Ceramics to Metals[J]. ZHANG Yong, FENG Di, HE Zhi-yong, CHEN Xi-chun (High Temperature Materials Research Institute, Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2006(02)
[6]SiC基材料自身及其与金属的连接[J]. 李树杰,张利. 粉末冶金技术. 2004(02)
[7]氮化硅基陶瓷连接技术的研究进展[J]. 张俊计,刘学建,孙兴伟,蒲锡鹏,黄莉萍. 陶瓷学报. 2002(02)
[8]用铝基钎料钎焊SiC陶瓷及其在SiC陶瓷表面浸润性的研究[J]. 金朝阳,陈铮,顾晓波,刘凯. 华东船舶工业学院学报(自然科学版). 2001(02)
[9]SiC陶瓷与金属连接[J]. 吴铭方,杨敏,于治水,程晓农. 华东船舶工业学院学报. 1999(05)
[10]Al及其合金作钎料或中间层连接陶瓷—金属[J]. 邹贵生,任家烈,吴爱萍,彭真山,曾文军. 材料导报. 1999(02)
博士论文
[1]金属熔体在碳化物陶瓷上的润湿性及铺展动力学[D]. 林巧力.吉林大学 2011
硕士论文
[1]Al及其合金与多晶α-SiC陶瓷的润湿及界面结构[D]. 丛晓霜.吉林大学 2014
[2]SiC陶瓷与不锈钢层状材料的连接技术[D]. 任欢.河北工业大学 2014
[3]Fe/Al异种金属扩散焊界面形成机理研究[D]. 王敬.江苏科技大学 2012
[4]合金元素对ZA27组织和性能的影响[D]. 李建春.太原理工大学 2008
本文编号：3169019
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 陶瓷-金属连接技术研究现状
1.1.1 固相压力扩散焊
1.1.2 活性金属钎焊法
1.1.3 部分瞬间液相连接
1.2 中间层的分类和研究
1.3 SiC/金属连接的基本问题
1.3.1 热膨胀行为与热应力
1.3.2 陶瓷与金属的润湿行为
1.3.3 接头界面问题
1.4 本课题研究的主要内容及目标
第二章 实验方法及设备
2.1 实验原料
2.2 实验设备及方法
2.2.1 连接合金的制备
2.2.2 热浸镀实验
2.2.3 润湿角测定实验
2.2.4 304不锈钢/铝基连接合金/SiC连接实验
2.3 样品的性能测试仪器及表征方法
2.3.1 差热分析
2.3.2 XRD相分析
2.3.3 扫描电子显微镜
2.3.4 硬度测试
2.3.5 剪切强度测试
2.3.6 三点弯曲强度测定
第三章 连接用铝合金的研究
3.1 Al-Ti-Zn合金的微观组织和熔点分析
3.1.1 物相及微观组织分析
3.1.2 熔点分析
3.2 Al-Ti-Cu-Sn合金的微观组织和熔点分析
3.2.1 物相及微观组织分析
3.2.2 熔点分析
3.3 Al-Ti-Cu-Si合金的微观组织和熔点分析
3.3.1 Al-Ti-5Cu-xSi合金的物相及微观组织分析
3.3.2 Al-Ti-5Cu-xSi合金的熔点分析
3.4 热浸镀实验结果
3.5 Al-Ti-5Cu-xSi合金润湿性分析
3.5.1 润湿行为及界面组织分析
3.5.2 界面反应分析
3.6 本章小结
第四章 连接工艺对层状材料组织与性能的影响
4.1 引言
4.2 连接温度对界面组织的影响
4.2.1 连接温度对不锈钢/连接合金界面组织的影响
4.2.2 连接温度对连接合金/SiC界面组织的影响
4.3 反应层物相组成分析
4.4 连接温度对层状材料硬度分布的影响
4.5 保温时间对界面组织的影响
4.5.1 保温时间对不锈钢/连接合金界面组织的影响
4.5.2 保温时间对连接合金/陶瓷界面组织的影响
4.6 保温时间对层状材料硬度分布的影响
4.7 层状材料的剪切强度
4.8 层状材料的三点弯曲强度
4.9 不同中间层连接304不锈钢和SiC的对比实验
4.10 连接行为分析
4.11 接头的断裂行为
4.12 本章小结
第五章 结论
参考文献
攻读学位期间所获得的相关科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]304不锈钢/铝扩散焊接界面组织与性能[J]. 史珂轲,刘德义,任瑞铭. 大连交通大学学报. 2014(05)
[2]过共晶铝硅合金耐磨性能的研究进展[J]. 杨颖,王宇鑫,张瑜,王华钰,严彪. 金属功能材料. 2011(04)
[3]Al-Si-Cu基钎料钎焊6063铝合金钎焊接头的显微组织及剪切性能[J]. 张国伟,包晔峰,蒋永锋,朱宏. 上海交通大学学报. 2010(S1)
[4]铜应力缓解层对陶瓷-金属连接残余应力的影响[J]. 张小勇,楚建新,叶军,陆艳杰,刘鑫. 真空电子技术. 2006(04)
[5]Progress in Joining Ceramics to Metals[J]. ZHANG Yong, FENG Di, HE Zhi-yong, CHEN Xi-chun (High Temperature Materials Research Institute, Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2006(02)
[6]SiC基材料自身及其与金属的连接[J]. 李树杰,张利. 粉末冶金技术. 2004(02)
[7]氮化硅基陶瓷连接技术的研究进展[J]. 张俊计,刘学建,孙兴伟,蒲锡鹏,黄莉萍. 陶瓷学报. 2002(02)
[8]用铝基钎料钎焊SiC陶瓷及其在SiC陶瓷表面浸润性的研究[J]. 金朝阳,陈铮,顾晓波,刘凯. 华东船舶工业学院学报(自然科学版). 2001(02)
[9]SiC陶瓷与金属连接[J]. 吴铭方,杨敏,于治水,程晓农. 华东船舶工业学院学报. 1999(05)
[10]Al及其合金作钎料或中间层连接陶瓷—金属[J]. 邹贵生,任家烈,吴爱萍,彭真山,曾文军. 材料导报. 1999(02)
博士论文
[1]金属熔体在碳化物陶瓷上的润湿性及铺展动力学[D]. 林巧力.吉林大学 2011
硕士论文
[1]Al及其合金与多晶α-SiC陶瓷的润湿及界面结构[D]. 丛晓霜.吉林大学 2014
[2]SiC陶瓷与不锈钢层状材料的连接技术[D]. 任欢.河北工业大学 2014
[3]Fe/Al异种金属扩散焊界面形成机理研究[D]. 王敬.江苏科技大学 2012
[4]合金元素对ZA27组织和性能的影响[D]. 李建春.太原理工大学 2008
本文编号：3169019
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