Bi 2 O 3 -B 2 O 3 -ZnO玻璃钎料低温连接Al 2 O 3 陶瓷工艺研究
发布时间：2022-02-21 06:35
Al2O3陶瓷作为一种高强度、高硬度、高稳定性的结构陶瓷,广泛应用于微电子器件、航空航天、医药化工等领域,不过其可加工性能差,复杂结构构件通常需要通过焊接获得。常用Al2O3陶瓷连接方法有钎焊和扩散焊,这两种方法一般工艺复杂、设备昂贵、接头应力较大。为了解决Al2O3陶瓷连接中存在的热应力问题,同时从降低成本、简化工艺的角度考虑,本文采用低软化点的Bi2O3-B2O3-ZnO玻璃钎料实现了Al2O3陶瓷在低温下的空气连接,基于玻璃钎料与母材相互作用的接头界面变化规律,通过优化连接工艺参数,实现接头的可靠连接及力学性能的提高。对Bi2O3-B2O3-ZnO玻璃的相应物理性质进行了测试。通过DSC测试及相应的动力学计算,明确了Bi2O3-B2O3-ZnO玻璃的析晶温度和对应的析晶活化能,为焊接工艺参数的选取提供理论依据。通过XRD及CTE测试确定了Bi2O3-B2O3-ZnO玻璃的成玻性及与母材的CTE匹配性。研究了Bi2O3-B2O3-ZnO/Al2O3体系的润湿特性随温度的变化规律。在620℃左右体系迅速从不润湿状态变为润湿状态,润湿界面处生成了ZnAl2O4界面反应产物,润湿机制为接...
【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
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 Al_2O_3陶瓷连接研究现状
1.2.1 Al_2O_3陶瓷扩散连接
1.2.2 Al_2O_3陶瓷间接钎焊连接
1.2.3 Al_2O_3陶瓷活性钎焊
1.2.4 Al_2O_3陶瓷的玻璃钎料连接
1.3 本课题的主要研究内容
第2章 试验材料及方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.3 试验过程
2.4 性能测试及微观组织分析
2.4.1 玻璃钎料性能表征
2.4.2 焊接件微观组织及性能测试
第3章 铋酸盐玻璃钎料制备及性能表征
3.1 引言
3.2 铋酸盐玻璃钎料的设计与制备
3.2.1 玻璃成分设计
3.2.2 玻璃钎料的制备
3.3 铋酸盐玻璃的结构及性能
3.3.1 铋酸盐玻璃的结构
3.3.2 铋酸盐玻璃的物理性能
3.3.3 铋酸盐玻璃的DSC测试
3.4 铋酸盐玻璃钎料在氧化铝陶瓷表面的润湿
3.4.1 润湿概述
3.4.2 影响润湿的主要因素
3.4.3 动态润湿观察
3.4.4 润湿界面微观形貌
3.4.5 润湿机理
3.5 本章小结
第4章 接头界面微观组织及力学性能研究
4.1 引言
4.2 铋酸盐玻璃与母材的CTE匹配性
4.3 工艺参数对接头微观组织及性能的影响
4.3.1 铋酸盐玻璃连接氧化铝陶瓷的典型接头组织
4.3.2 连接温度对接头组织及性能的影响
4.3.3 保温时间对接头组织及性能的影响
4.4 接头断口分析
4.5 本章小结
第5章 铋酸盐玻璃析晶行为及Al_2O_3/BBZ/Al_2O_3接头形成机制
5.1 引言
5.2 铋酸盐玻璃析晶行为及析晶动力学
5.2.1 铋酸盐玻璃的析晶行为
5.2.2 铋酸盐玻璃的析晶动力学
5.3 Al_2O_3/BBZ/Al_2O_3接头形成机制
5.3.1 BBZ/Al_2O_3润湿机制
5.3.2 接头形成过程
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化铝陶瓷-金属真空钎焊工艺研究[J]. 唐光明,魏小明,杨鑫,徐丽艳,王剑星,张忠模. 焊接技术. 2017(10)
[2]氧化铝陶瓷表面化学镀镍工艺及镀层性能研究[J]. 郑晓辉,单冬冬,宋皓,叶雄,吴迪,谭俊. 表面技术. 2017(10)
[3]陶瓷/金属钎焊体系反应润湿及残余热应力缓解的研究进展[J]. 刘虹志,彭家根,肖坤祥. 材料导报. 2017(05)
[4]微晶玻璃焊料在连接过程中的晶化行为研究[J]. 朱巍巍,陈继春. 无机材料学报. 2015(12)
[5]氧化铝陶瓷表面金属化新方法[J]. 宁晓山,刘洋,毕娜,李莎,王波,李国才. 真空电子技术. 2015(04)
[6]Al2O3陶瓷与紫铜的间接钎焊[J]. 付伟,宋晓国,赵一璇,韩桂海,冯吉才. 焊接学报. 2015(06)
[7]Microstructure and Strength of Al2O3/Al2O3 Joints Bonded with ZnO—Al2O3—B2O3—SiO2 Glass—Ceramic[J]. Weiwei Zhu,Jichun Chen,Chuanyong Hao,Jinsong Zhang. Journal of Materials Science & Technology. 2014(09)
[8]扩散焊技术的研究进展[J]. 郭夏阳,林建平,孙博. 热加工工艺. 2014(17)
[9]95%氧化铝陶瓷大型产品烧成工艺的研究[J]. 李景云,缑亚娥. 真空电子技术. 2013(04)
[10]Mo-Mn金属化层对氧化铝陶瓷抗折强度的影响[J]. 田志英,陈丽梅,张巨先. 真空电子技术. 2013(04)
博士论文
[1]透明氧化铝陶瓷成型与烧结工艺的基础研究[D]. 刘伟.清华大学 2013
硕士论文
[1]氧化铝陶瓷与纯铜的活性钎焊工艺的研究[D]. 郑雅君.大连海事大学 2016
[2]Al2O3-B2O3-SiO2微晶玻璃连接Al2O3/ZTA陶瓷工艺与机理研究[D]. 盖磊.哈尔滨工业大学 2016
[3]Al2O3陶瓷反应金属化及其与紫铜钎焊工艺及机理研究[D]. 付伟.哈尔滨工业大学 2015
[4]陶瓷基复合材料液相扩散焊技术研究[D]. 何忝锜.江苏科技大学 2015
[5]氧化铝陶瓷基片的金属化及共烧工艺研究[D]. 王珊.山东理工大学 2015
[6]Al2O3陶瓷与金属的活性钎焊研究[D]. 邓腾辉.昆明理工大学 2015
[7]Al2O3陶瓷基片制备及蓝宝石扩散连接工艺研究[D]. 李森.哈尔滨工业大学 2010
[8]Al2O3陶瓷与5A05的钎焊工艺及机理研究[D]. 徐富家.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3636696
【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
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 Al_2O_3陶瓷连接研究现状
1.2.1 Al_2O_3陶瓷扩散连接
1.2.2 Al_2O_3陶瓷间接钎焊连接
1.2.3 Al_2O_3陶瓷活性钎焊
1.2.4 Al_2O_3陶瓷的玻璃钎料连接
1.3 本课题的主要研究内容
第2章 试验材料及方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备
2.3 试验过程
2.4 性能测试及微观组织分析
2.4.1 玻璃钎料性能表征
2.4.2 焊接件微观组织及性能测试
第3章 铋酸盐玻璃钎料制备及性能表征
3.1 引言
3.2 铋酸盐玻璃钎料的设计与制备
3.2.1 玻璃成分设计
3.2.2 玻璃钎料的制备
3.3 铋酸盐玻璃的结构及性能
3.3.1 铋酸盐玻璃的结构
3.3.2 铋酸盐玻璃的物理性能
3.3.3 铋酸盐玻璃的DSC测试
3.4 铋酸盐玻璃钎料在氧化铝陶瓷表面的润湿
3.4.1 润湿概述
3.4.2 影响润湿的主要因素
3.4.3 动态润湿观察
3.4.4 润湿界面微观形貌
3.4.5 润湿机理
3.5 本章小结
第4章 接头界面微观组织及力学性能研究
4.1 引言
4.2 铋酸盐玻璃与母材的CTE匹配性
4.3 工艺参数对接头微观组织及性能的影响
4.3.1 铋酸盐玻璃连接氧化铝陶瓷的典型接头组织
4.3.2 连接温度对接头组织及性能的影响
4.3.3 保温时间对接头组织及性能的影响
4.4 接头断口分析
4.5 本章小结
第5章 铋酸盐玻璃析晶行为及Al_2O_3/BBZ/Al_2O_3接头形成机制
5.1 引言
5.2 铋酸盐玻璃析晶行为及析晶动力学
5.2.1 铋酸盐玻璃的析晶行为
5.2.2 铋酸盐玻璃的析晶动力学
5.3 Al_2O_3/BBZ/Al_2O_3接头形成机制
5.3.1 BBZ/Al_2O_3润湿机制
5.3.2 接头形成过程
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化铝陶瓷-金属真空钎焊工艺研究[J]. 唐光明,魏小明,杨鑫,徐丽艳,王剑星,张忠模. 焊接技术. 2017(10)
[2]氧化铝陶瓷表面化学镀镍工艺及镀层性能研究[J]. 郑晓辉,单冬冬,宋皓,叶雄,吴迪,谭俊. 表面技术. 2017(10)
[3]陶瓷/金属钎焊体系反应润湿及残余热应力缓解的研究进展[J]. 刘虹志,彭家根,肖坤祥. 材料导报. 2017(05)
[4]微晶玻璃焊料在连接过程中的晶化行为研究[J]. 朱巍巍,陈继春. 无机材料学报. 2015(12)
[5]氧化铝陶瓷表面金属化新方法[J]. 宁晓山,刘洋,毕娜,李莎,王波,李国才. 真空电子技术. 2015(04)
[6]Al2O3陶瓷与紫铜的间接钎焊[J]. 付伟,宋晓国,赵一璇,韩桂海,冯吉才. 焊接学报. 2015(06)
[7]Microstructure and Strength of Al2O3/Al2O3 Joints Bonded with ZnO—Al2O3—B2O3—SiO2 Glass—Ceramic[J]. Weiwei Zhu,Jichun Chen,Chuanyong Hao,Jinsong Zhang. Journal of Materials Science & Technology. 2014(09)
[8]扩散焊技术的研究进展[J]. 郭夏阳,林建平,孙博. 热加工工艺. 2014(17)
[9]95%氧化铝陶瓷大型产品烧成工艺的研究[J]. 李景云,缑亚娥. 真空电子技术. 2013(04)
[10]Mo-Mn金属化层对氧化铝陶瓷抗折强度的影响[J]. 田志英,陈丽梅,张巨先. 真空电子技术. 2013(04)
博士论文
[1]透明氧化铝陶瓷成型与烧结工艺的基础研究[D]. 刘伟.清华大学 2013
硕士论文
[1]氧化铝陶瓷与纯铜的活性钎焊工艺的研究[D]. 郑雅君.大连海事大学 2016
[2]Al2O3-B2O3-SiO2微晶玻璃连接Al2O3/ZTA陶瓷工艺与机理研究[D]. 盖磊.哈尔滨工业大学 2016
[3]Al2O3陶瓷反应金属化及其与紫铜钎焊工艺及机理研究[D]. 付伟.哈尔滨工业大学 2015
[4]陶瓷基复合材料液相扩散焊技术研究[D]. 何忝锜.江苏科技大学 2015
[5]氧化铝陶瓷基片的金属化及共烧工艺研究[D]. 王珊.山东理工大学 2015
[6]Al2O3陶瓷与金属的活性钎焊研究[D]. 邓腾辉.昆明理工大学 2015
[7]Al2O3陶瓷基片制备及蓝宝石扩散连接工艺研究[D]. 李森.哈尔滨工业大学 2010
[8]Al2O3陶瓷与5A05的钎焊工艺及机理研究[D]. 徐富家.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3636696
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3636696.html
