论文部分内容阅读
陶瓷材料表现出许多良好的高温性能,并能在恶劣条件下保持良好的环境稳定性。然而,大型或复杂组件的使用受到加工成本的影响,这就需要制造小的元件,并将其连接在一起。在高温和氧化环境条件下,接头性能会受到很大的影响。最近,一种被称为反应空气钎焊(RAB)的新技术,在陶瓷连接方面显示了巨大潜力。与传统的活性金属钎焊不同,它采用的是一种高温下形成液相的氧化物-金属钎料,并且钎焊过程不需要真空或惰性气氛保护。本文采用Ag、CuO、Ti粉配制Ag-CuO系和Ag-CuO-Ti系粉末钎料,分别对氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷进行反应空气钎焊试验。通过DSC、铺展性能试验、金相分析、扫描电子显微镜、能谱分析、X射线衍射及四点弯曲试验,分别对钎料的熔化特征、铺展性能和接头的显微硬度、微观结构、界面物相组成、接头强度等进行了测定和分析。本文研究成果如下:1)在Ag-CuO系钎料中加入少量Ti,提高了钎料的铺展性能,当Ti加入量为0.5mol%时效果较好。采用RAB钎焊技术,当钎焊温度为1100℃,保温时间为10min时,Ag-8CuO-0.5Ti钎料的铺展性能、界面硬度过渡情况和接头强度等综合性能最好。2)钎焊过程中,钎料中各组分向陶瓷基体扩散,氧化铝陶瓷基体内的Al元素和氧化锆陶瓷中的Zr元素也向钎料内扩散和溶解。在Ag-CuO系钎料中添加少量的Ti,氧化铝陶瓷接头中黑色过渡层在界面处堆积减少,钎料大量渗入氧化铝陶瓷母材。3) Ag-CuO系钎料与氧化铝陶瓷发生界面反应,反应产物为CuAlO2和CuAl2O4,与氧化锆陶瓷未发生界面反应;Ag-CuO-Ti钎料与氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷均发生了界面反应,反应的产物分别为CuAl2O4、TiO2和ZrTiO4,TiO2。4)在试验范围内,Ag-CuO系钎料中CuO为8mol%时氧化铝和氧化锆钎焊接头的四点弯曲强度分别达到最大值206.11MPa、454.58MPa。Ag-8CuO中加入0.5mol%提高了接头强度。在1100℃保温10min,Ag-8CuO-0.5Ti钎料与氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷钎焊接头的四点弯曲强度最高,分别为212.36MPa、503.44MPa,约为陶瓷母材强度的66%、84%,陶瓷钎焊接头的断裂形式均为脆性断裂。