陶瓷-金属连接活性钎料的研究与发展

陶瓷-金属活性法连接的关键之一是活性钎料。目前研究最多、公认最好的活性纤料是Ag-Cu-Ti系钎料,研究高温连接性能好的活性钎料是活性法陶瓷-金属连接的发展趋势。国内一些精密陶瓷-金属活性法连接强度已达到世界先进水平,今后应注重应用研究。

陶瓷-金属连接应力X射线衍射测量方法

用大功率转靶Ｘ射线衍射仪，配备微光束准直狭缝、准确度为０．０５ｍｍ的可移动样品台及０．１ｍｍ样品表面的限制光栏，建立了微小区域Ｘ射线衍射残余应力测量方法。对Ｓｉ３Ｎ４陶瓷－４Ｃｒ１０Ｓｉ２Ｍｏ钢连接试样进行应力测量。

Si_3N_4－钢铁钎接用银－铜－钛钎料及其钎接工艺

研究了合金型Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ钎料成分对Ｓｉ_３Ｎ_４浸润性及钎接温度对该系钎料钎接Ｓｉ_３Ｎ_４－钢铁的钎接强度的影响。用该工艺进行Ｓｉ_３Ｎ_４电热塞中Ｓｉ_３Ｎ_４发热体与金属外套的钎接，经综合测试可知满足Ｓｉ_３Ｎ_４电热塞技术要求。

陶瓷—金属活性连接用银—铜—钛钎料

介绍一种新的金属-陶瓷连接用Ag—Cu—Ti系活性钎料的特点及使用形式,并介绍了北京有色金属研究总院研制的Ag—Cu—Ti合金型钎料。

陶瓷与金属活性法连接现状及发展

本文论述了陶瓷—金属连接的方法之一——活性金属法的研究动向,同时论述了陶瓷—金属连接的共性问题。

新型电子封装用金刚石/金属复合材料的组织性能与应用

随着微电子技术的高速发展,金刚石/金属复合材料作为新一代的电子封装材料受到了广泛的重视,它与传统的电子封装材料相比,具有更优异的性能,是未来封装、热沉材料最有潜力的发展方向之一。对金刚石/金属复合材料的性能、制备工艺及应用发展进行了综述,并提出了未来的研究开发方向。

铜基钎料钎焊SiC/Nb的接头组织及强度

为了连接SiC陶瓷与铌合金,用铜基钎料对SiC陶瓷与金属铌进行了钎焊,并对接头的微观组织、形成机理和高温强度进行了研究。结果表明,使用铜基钎料可以实现SiC陶瓷和铌合金的连接。且在试验温度范围内,接头强度随钎焊温度升高呈上升趋势。通过扫描电子显微镜观察,钎料与SiC陶瓷钎焊接头明显分层,存在一层较厚的过渡层,性质介于金属与陶瓷之间。获得这种层状结构对缓和焊接残余应力十分有利,500℃下,三点弯曲强度试验测试达 290MPa。

残余热应力对Si_3N_4/金属钎焊接头性能的影响

利用Ｘ射线衍射微区应力测定及剪切断裂实验方法研究了Ｓｉ３Ｎ４／金属钎焊接头中的残余热应力分布，分析和讨论了残余热应力对接头断裂形式及强度的影响。结果表明，在Ｓｉ３Ｎ４／金属钎焊接头中由于残余热应力的作用，使断裂常常发生在Ｓｉ３Ｎ４一侧。本实验通过选用热膨胀系数与Ｓｉ３Ｎ４相近的金属进行钎焊，结果可以有效地降低接头中的残余热应力，提高接头强度。另外，钎焊界面上Ｃｕ应力缓解层的加入也有利于使接头中残余热应力进一步降低。

CuSiAlTi钎料对SiC陶瓷的润湿性

研究了CuSiAlTi钎料对SiC陶瓷的润湿性。发现元素Ti显著影响钎料对SiC陶瓷的润湿性。采用SEM,XRD对润湿界面进行了观察分析,发现在界面上存在1个含TiC的很薄的界面层和含Cu较多、含Ti元素较少的较厚的界面过渡层。分析表明,在润湿过程中钎料中的元素与SiC陶瓷中的Si,C相互扩散,Cu元素在SiC陶瓷一侧是主要的扩散元素,Cu的扩散在SiC陶瓷一侧形成了较厚的扩散层。

SiC陶瓷与金属Ta连接的残余应力

碳化硅陶瓷与金属的焊接结构应用于一些高技术领域,而金属钽常被作为实现与其他金属焊接的过渡材料。焊接残余应力降低连接强度和结构的稳定性。采用弹性有限元方法计算了SiC Ta连接试样的残余应力,并采用四点弯曲试验检验了计算结果。

SiC陶瓷的高温连接研究现状

SiC陶瓷由于具有优异的性能,在高温结构材料领域有着广泛的应用,高温连接技术是该材料推广应用的关键技术之一。综述了近年来SiC陶瓷钎焊、扩散焊、瞬间液相高温连接技术的研究进展,并针对存在的问题讨论了今后的发展方向。

C/SiC复合陶瓷与铌合金的活性钎焊

用Ag-Cu-Ti活性钎料对C/SiC复合陶瓷与Nb合金进行了真空钎焊。结果表明,适合该陶瓷钎焊的Ag-Cu-Ti钎料的Ti含量以2.5%～3.0%(质量分数)为宜;但Ag-Cu-Ti2.5钎料直接钎焊陶瓷与金属,焊缝及陶瓷一侧有裂纹和孔洞等缺陷;钎料中引入Mo颗粒后有效缓解了残余应力,实现了陶瓷与金属的气密连接,界面反应产物主要是TiC,TiSi,Cu4Ti,Cu3Ti。

Pd基活性钎料对SiC陶瓷的润湿研究

为研究Pd基钎料钎焊SiC陶瓷与其他材料的接合机制,研究了PdAgMn+Ti钎料对SiC陶瓷的润湿规律,发现元素Ti显著影响钎料对SiC陶瓷的润湿性。通过X射线衍射仪对润湿界面进行了观察,发现在钎料与SiC润湿界面存在Pd和Si的化合物Pd100-xSix以及TiC。说明PdAgMn+Ti能够润湿SiC陶瓷,并与SiC陶瓷形成冶金结合。用PdAgMn钎料对两种SiC样品在同样温度条件下作了高真空,低真空润湿试验。一种是在高真空中处理的涂Ti的SiC样品;另一种是不涂Ti的SiC样品。结果在高真空和低真空两种试验条件下,PdAgMn钎料对高温处理的涂Ti的SiC样品均润湿良好,而对不涂Ti的SiC样品不润湿。实验结果说明PdAgMn合金对涂Ti的SiC样品表面的润湿其实就是对TiC表面的润湿,TiC的形成是Pd合金润湿SiC陶瓷的必要条件。

CuAlSiTi系活性钎料对SiC陶瓷的润湿性

采用座滴法实验研究了CuAlSiTi系活性钎料中的各组分含量对SiC陶瓷润湿角的影响 ,借助于SEM和EPMA结合热力学探讨了界面反应。通过推导润湿角与界面反应吉布斯能变化ΔG的函数关系进一步阐述了各组分对润湿角的影响机制 ,CuAlSiTi合金对SiC陶瓷的润湿性随Ti ,Al含量的增加 ,润湿性提高 ,随Si含量的增加 ,界面反应受到抑制 ,润湿性降低。

ZrO_2与40Cr钢钎焊中的缓冲层

本试验研究了ＺｒＯ２与４０Ｃｒ钢在加入缓冲层前后的钎焊连接，结果表明：插入缓冲层Ｃｕ和Ｔｉ可以提高接头强度。对每一种缓冲层，存在一最佳厚度，对应的钎焊强度最大。此最佳厚度对Ｃｕ为０．４ｍｍ左右，对Ｔｉ为１ｍｍ左右。作者认为这是由缓冲层的力学性能和热膨胀系数对残余应力释放产生的两种相反影响而造成的。钎焊时，缓冲层Ｃｕ和Ｔｉ向钎料中均有程度不同的溶解，但不影响钎料对ＺｒＯ２的浸润和反应结合。ＺｒＯ２－４０Ｃｒ钢连接的所有接头均断在陶瓷的近缝区，其断裂方式有三种。

细长管内孔均匀化学镀镍的研究

采用镀液流动和控制反应温度结合的化学镀方法,实现了=3mm×3000mm的长铝管内孔均匀镀镍,采用一种镀液流动与控制反应温度结合的新型化学镀工艺,利用SEM研究了镀液流速对镍镀层厚度、组织形貌的影响。结果表明:在流速为160～990mL/h范围内,可在该长管内孔沉积一层均匀致密、光亮的镍层;在0～14000mL/h的范围内,随着流速的增加,沉积速度先增加后降低,镀层组织由不致密变得致密再变得疏松多孔。在374mL/h时,最大沉积速度为14μm/h,分别是镀液流速为0mL/h和14000mL/h的2.9倍和8.8倍。

AlN陶瓷与无氧铜的活性封接

采用Ag-Cu-Ti活性钎料对AlN陶瓷与无氧铜进行了钎焊。通过对焊接件气密性的测试、陶瓷/金属结合界面的微观分析以及界面化学反应的热力学计算,得出以下结论:Ag-Cu-Ti2.0钎料可以实现AlN与无氧铜的气密封接,漏气速率Q<10×10-8Pa.L/s;钎料与陶瓷界面存在一定厚度的化学反应区,反应产物主要是TiN。

Ag-Cu-Ti活性法封接AlN陶瓷与Mo-Cu合金

用AgCu—Ti焊料在真空条件下活性法封接了AIN陶瓷和Mo—Cu合金，用EBSD，EDS，XRD等手段分析了界面结构，对封接件进行了强度和气密性测试。结果显示：焊料中的活性组元Ti与陶瓷反应，形成厚2～3μm，紧邻陶瓷连续分布的反应层；靠近AlN一侧，焊层为AgCu共晶组织，靠近合金一侧，焊层以富Cu相为主。整个界面产物主要有TiN，Cu2Ti，AgTi3，AgTi，Ni3Ti等化合物。连接件的剪切强度στ=172．94MPa，弯曲强度στ=69．59MPa，气密性1．0×10^-11=Pa·m^3／s。

“双层金属布”硬质涂层的微观组织与性能

柔性金属“贴布”涂层技术是近 1 0几年发展起来的一种新型金属表面改性技术。文章对用双层“金属贴布”法在钢件表面形成的涂层及其与钢结合界面的微观组织结构及性能进行了分析和讨论 ,并与单层“金属贴布”法进行了比较。结果表明 ,涂层中的相组成为WC相、α Co相、β Co相、γ Fe相及Ni相 ;其组织为WC相及粘结相组成的非均匀结构 ;涂层致密无气孔 ;双层“金属布”形成的涂层与钢基体发生成分互扩散形成冶金结合 ,且结合强度大于单层“金属布”制备的涂层的结合强度 ;双层“金属布”在烧结过程中的线收缩率比单层“布”小得多 ,当利用双层“布”

“金属布”硬质复合涂层的微观组织及性能

用Ｘ射线衍射仪、扫描电镜、摩擦磨损试验等，研究了粉末冶金“金属布”及其钢表面改性技术在钢表面制备的ＷＣ－Ｎｉ系合金复合涂层的微观组织和性能。结果表明：该合金涂层中硬质相的体积含量可大于６０％；涂层的微观组织有两类：一种是在粘结相中均匀分布的碳化物与弥散分布的球状粘结相富集区构成的非均匀结构；另一种是碳化物和粘结相都均匀分布的均匀结构。碳化物分布区的硬度大于Ｈｖ１０７６，粘结相富集区的硬度在Ｈｖ９６７～Ｈｖ４５８之间。涂层与钢基体之间有几～几十微米的界面过渡区，形成剪切结合强度大于４００ＭＰａ的冶金结合。复合涂层的耐磨性明显优于调质Ｔ８工具钢。