氧化铝陶瓷与纯铜的活性钎焊工艺的研究

发布时间：2017-08-04 14:00

  本文关键词：氧化铝陶瓷与纯铜的活性钎焊工艺的研究

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【摘要】：氧化铝陶瓷与金属的有效连接,不仅能够发挥氧化铝陶瓷和金属各自独特的优异性能,还能够弥补各自多方面的性能缺陷。纯铜作为电导率和热导率仅次于银,且价格相对低廉、易得的金属材料,被广泛的应用于导电、导热器件和设备中。性能优异的氧化铝陶瓷与纯铜的复合构件,对推动能源、电子电力和航空航天等重要领域的进步具有非凡的意义。本课题以Ag-Cu共晶粉末和TiH2粉末为原材料制备Ag-Cu-Ti活性钎料,探索活性元素Ti含量的变化对Ag-Cu-Ti活性钎料润湿氧化铝陶瓷的影响;采用两种粉末均匀混合后直接填充钎焊接头的方式进行氧化铝陶瓷与纯铜的活性钎焊连接时,Ti含量为5wt%、10wt%和15wt%时,探索活性元素Ti含量对钎焊接头微观组织形貌和性能等的影响。据此,本课题提出采用先喷涂Ag-Cu共晶粉末至纯铜待焊面,再填充TiH2粉末至Ag-Cu共晶表面与氧化铝陶瓷之间的钎料填充方式进行氧化铝陶瓷与纯铜的活性钎焊连接。观测和分析活性元素Ti的含量对钎焊接头微观组织形貌和性能的影响规律。得到主要结论:先喷涂Ag-Cu共晶粉末,再加入活性元素Ti的钎料填充方法的焊后反应层厚度更加宽且均匀;以先喷涂Ag-Cu共晶粉末,再加入活性元素Ti的方法填充活性钎料,当Ti含量为2wt%和3wt%时,采用钎焊温度为875℃,保温60min,钎焊真空度为3.0×10-2Pa,钎焊过程中不施加压力,可以实现氧化铝陶瓷与纯铜的牢靠连接。同时,利用EDS和XRD衍射实验等检测方法,以及热力学分析方法,更加深入的解释钎焊接头处界面反应过程,及结合机理。经过分析确定氧化铝陶瓷与纯铜实现了冶金结合,生成物AlTi和AlxTiy对两种材料的连接起到优良的过渡作用。
【关键词】：活性钎焊 氧化铝陶瓷 纯铜 大气等离子喷涂
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.6;TG454
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-29
• 1.1 引言11
• 1.2 陶瓷与金属连接技术研究现状11-20
• 1.2.1 陶瓷与金属连接的主要方法12-19
• 1.2.2 陶瓷与金属连接技术的研究重点19-20
• 1.3 活性钎焊技术20-25
• 1.3.1 活性钎焊技术的概述20-21
• 1.3.2 活性钎焊的机理21-23
• 1.3.3 活性钎料的种类及应用23-25
• 1.4 等离子喷涂技术25-27
• 1.4.1 等离子喷涂技术的基本原理25-26
• 1.4.2 等离子喷涂技术的优缺点26-27
• 1.4.3 大气等离子喷涂技术的应用27
• 1.5 本课题的研究目标及主要研究内容27-29
• 第2章 实验材料、设备及方法29-41
• 2.1 实验材料的选择和预处理29-32
• 2.1.1 氧化铝陶瓷的选择及其预处理29-30
• 2.1.2 纯铜的选择及其预处理30-31
• 2.1.3 活性钎料的选择31-32
• 2.2 实验设备32-33
• 2.2.1 大气等离子喷涂设备32
• 2.2.2 钎焊设备32-33
• 2.3 钎焊试件的制备33-37
• 2.3.1 活性钎料的填充方式33-34
• 2.3.2 试件的装配34-35
• 2.3.3 钎焊工艺的制定35-37
• 2.4 试样观察及性能测试方法37-41
• 2.4.1 断口宏观形貌观察方法37
• 2.4.2 微观组织形貌观察方法37-38
• 2.4.3 力学性能测试方法38-39
• 2.4.4 结合机理分析方法39-41
• 第3章 活性钎料对氧化铝陶瓷润湿性的研究41-49
• 3.1 活性元素Ti含量的变化对润湿性的影响41-43
• 3.1.1 活性元素Ti含量的变化对润湿角的影响41-42
• 3.1.2 活性元素Ti含量的变化对钎料铺展情况的影响42-43
• 3.2 润湿反应界面金相观察43-45
• 3.3 润湿反应界面形貌观察与能谱分析45-48
• 3.3.1 润湿反应界面形貌观察45-46
• 3.3.2 润湿反应界面能谱分析46-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 Ag-Cu粉与TiH_2粉混合直接填充钎焊的研究49-58
• 4.1 钎焊接头微观组织形貌观察与分析49-51
• 4.1.1 钎焊接头金相显微组织观察49-50
• 4.1.2 钎焊接头微观形貌观察50-51
• 4.2 钎焊接头能谱分析51-55
• 4.3 钎焊接头区域硬度检测55-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第5章 喷涂Ag-Cu粉末后填充TiH_2粉末钎焊的研究58-80
• 5.1 钎焊接头微观组织形貌观察与分析58-62
• 5.1.1 钎焊接头金相显微组织观察58-60
• 5.1.2 钎焊接头微观形貌观察60-62
• 5.2 钎焊接头能谱分析62-68
• 5.3 断口宏观形貌观察与分析68-69
• 5.4 反应层X射线衍射分析69-72
• 5.5 钎焊接头力学性能检测与分析72-74
• 5.5.1 钎焊接头区域硬度检测72-73
• 5.5.2 钎焊接头结合强度测试73-74
• 5.6 钎焊接头处界面反应及结合机理的研究74-78
• 5.6.1 界面反应过程74-75
• 5.6.2 结合机理的研究75-78
• 5.7 本章小结78-80
• 结论80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85

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本文编号：619915