铋酸盐玻璃低温连接蓝宝石接头组织和力学性能研究

发布时间：2021-01-06 05:06

　　蓝宝石是一种单晶状态的Al₂O₃陶瓷,它具有强度高、硬度大、熔点高、绝缘性好、结构稳定性好、耐磨、耐蚀性能好以及透光性能优异等特点,被广泛用作导弹和战斗机等高速飞行器的窗口材料。现有的技术无法实现大尺寸蓝宝石的制备,要实现大尺寸蓝宝石窗口的制备往往需要连接技术将其装配成型,因此,实现蓝宝石的有效连接是扩展其应用、发挥其结构和功能材料作用的关键。目前,蓝宝石最主要的连接方法为金属活性钎焊法,但其连接过程需要真空和高温环境,此外还存在蓝宝石母材与金属钎料热膨胀系数不匹配而导致的接头应力问题。如果采用与蓝宝石热膨胀系数更为匹配的低熔点玻璃在大气环境下实现蓝宝石的低温连接,则可以大大降低成本,并且有利于缓解接头应力问题。本文制备并采用低熔点铋酸盐玻璃对蓝宝石进行了连接试验,通过工艺参数和玻璃成分的优化实现了蓝宝石的有效连接和对接头界面反应的有效控制,从而降低了连接温度,缓解了蓝宝石接头的残余应力。基于玻璃与蓝宝石母材的热膨胀系数具有良好匹配性和玻璃软化点低的设计思想,本文采用熔融-急冷法制备了成分分别为50Bi₂O_3<... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

Ag-35.25Cu-1.75Ti钎料连接蓝宝石接头界面组织(t=1min)

哈尔滨工业大学工学博士学位论文Voytovych 等人[34]分别采用了 Ti 含量分别为 0.7at.%、2.9at.%和 8.0at.%的AgCuTi 钎料对蓝宝石进行了连接试验并系统考察了 Ti 含量对接头反应产物的影响。研究发现，当 Ti 含量较少时，接头界面产物为 Ti3O2，Ti 含量高时，存在两种界面产物，分别为 Ti3Cu3O 和 Ti4Cu2O，图 1-3 为采用不同 Ti 含量钎料得到的蓝宝石接头组织。a) b)

-5-图 1-4 Ag-26.7Cu-4.5Ti 连接不同孔隙率 Al2O3接头界面组织形貌[35].1-4 Microstructure of the Al2O3/Ag-26.7Cu-4.5Ti/Al2O3joints made using vaporosity of Al2O3, indicating the Ag-rich phase and Cu-rich phase[35]a) and b) 1.7%; c) and d) 22.5%ang 等人[36]采用了 Ag-Cu-Ti+B+TiH2复合钎料在 900℃、保温 1下对 Al2O3陶瓷进行了连接，提出了界面反应产物的演变机制，B 含量对接头组织的影响。结果显示，在 Al2O3/钎料界面处形成 Ti3(Cu,Al)3O 界面反应层，同时在焊缝中形成了 TiB 晶须，随加，TiB 晶须的含量增加，Ti3(Cu,Al)3O 的厚度减小，随着 TiBAg 基和 Cu 基固溶体呈现均一性。随着 TiH2含量的增加，Ti(C合物含量增加，逐渐的由分布于靠近 Al2O3陶瓷一侧到焊缝中间固溶体含量降低。


本文编号：2959983