95%Al2O3陶瓷与4J33钎焊研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zmdwfh2008
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95%Al2O3陶瓷与可伐合金复合结构在电力、电子、石油等领域具有广泛的应用,其连接质量是发挥结构性能的关键。本文设计制备出Ag-Cu-Sn-In-Ni-Ti中温钎料和Ni-Cr-Fe-Zr-Ti-Si-B高温钎料,并采用陶瓷表面预金属化和活性钎焊两种工艺对95%Al2O3陶瓷和可伐合金进行了炉中钎焊,研究了钎料成分及钎焊工艺对接头组织与性能的影响。结果表明:Ag42Cu51.8Sn4In2Ni0.2中温钎料组织主要由粗大的(Ag)、(Cu)枝晶及分布在晶间的Ag5Sn相组成,该钎料固相线温度为693℃、液相线温度为769℃、熔化温度区间为76℃。添加Ti元素,合金中产生AgTi、Cu2Ti化合物,合金组织细化,熔点升高,熔化温度区间减小,润湿面积增大。Ti的添加量为7wt%时,钎料固相线温度达769℃,液相线温度达788℃,熔化温度区间为19℃。在钎焊温度870℃、保温时间5min条件下进行真空炉中钎焊,Ag42Cu51.8Sn4In2Ni0.2钎料钎焊金属化Al2O3陶瓷和4J33,所得接头完整,钎缝组织均匀,接头拉剪强度达到129MPa。含Ti活性钎料钎焊Al2O3陶瓷和4J33,钎缝填充完整,钎着率达95%。钎缝组织由(Ag)、(Cu)和Ag5Sn,以及点状AgTi、Cu2Ti化合物组成。钎缝近4J33侧由(Ag)、(Cu)及界面的Fe2Ti、Ni3Ti相组成,钎缝与陶瓷界面形成了 TiO、TiAl3、Ti3Cu3O复合反应层,实现了 Al2O3陶瓷与钎缝的连接。钎料Ti含量增加,钎焊接头强度先升高后减小。Ti含量为6wt%时,接头性能最优,拉剪强度达107MPa。Ni77.5Cr7Fe3Zr5Si4.5B3合金组织主要由(Ni)、Cr5B3和NiSi2相组成,用之急冷凝固制备的高温钎料箔为非晶态结构。钎料固相线温度为1002℃、液相线温度为1031℃、熔化温度区间为29℃。添加Ti元素,合金中产生NiTiSi、TiNi3化合物,合金熔点升高,润湿性改善。Ti含量为1 1 wt%时,钎料固相线温度达1027℃、液相线温度达1048℃、熔化温度区间为21℃。在钎焊温度1070℃、保温时间5min条件下进行真空炉中钎焊,Ni77.5Cr7Fe3Zr5Si4.5B3钎料钎焊金属化Al2O3陶瓷和4J33,所得钎缝组织均匀,接头拉剪强度达到 75Mpa。而(Ni77.5Cr7Fe3Zr5Si4.5B3)100-xTix(x=3,5,7,9,11)(wt%)活性钎料钎焊Al2O3陶瓷和4J33,由于钎焊温度较高,母材线膨胀系数差异增大,引起接头残余应力大,同时Ti在Ni基钎料中产生TixNiy化合物而导致钎料活性降低,难以实现陶瓷与金属的直接钎接。
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