Al基釬料超聲釬焊藍(lán)寶石界面形成機(jī)理.pdf

1、本文針對(duì)藍(lán)寶石/金屬的連接需求,探索了一種低溫連接的方法。分別采用了Al-12Si釬料和7050鋁合金釬料對(duì)藍(lán)寶石和TC4鈦合金進(jìn)行了超聲輔助釬焊。采用試驗(yàn)研究和理論分析相結(jié)合的方法,分析了接頭的界面結(jié)構(gòu)和結(jié)合機(jī)制,研究了不同超聲時(shí)間對(duì)接頭界面結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響。
　　試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用Al-12Si釬料和7050鋁合金釬料在優(yōu)化的工藝參數(shù)下均能實(shí)現(xiàn)藍(lán)寶石與TC4鈦合金的連接。在釬焊溫度為620℃時(shí),超聲時(shí)間為10s,超聲振幅為10μ

2、m,超聲施加壓力為2MPa時(shí),采用Al-12Si釬料進(jìn)行超聲波釬焊藍(lán)寶石/TC4鈦合金,藍(lán)寶石與Al-12Si釬料的界面上生長(zhǎng)了一層Al2O3,從而實(shí)現(xiàn)釬焊連接。通過(guò)透射分析的方法證實(shí)這層Al2O3是非晶態(tài)的,在超聲時(shí)間為10s時(shí),Al2O3非晶的厚度為20nm,界面結(jié)構(gòu)為藍(lán)寶石/Al2O3非晶/Al-12Si。當(dāng)不施加超聲或者超聲時(shí)間較短為4s時(shí)藍(lán)寶石表面Al2O3層的生長(zhǎng)是不完全的,存在未反應(yīng)區(qū)域,當(dāng)超聲時(shí)間超過(guò)10s時(shí),生成物Al

3、2O3完全覆蓋藍(lán)寶石表面,且隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng),會(huì)促進(jìn)Al2O3的生長(zhǎng)。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,超聲時(shí)間為10s到300s時(shí)接頭壓剪強(qiáng)度相當(dāng),約為60.74-65.15MPa,接頭斷裂在Si和Al2O3的界面上。
　　在釬焊溫度為680℃時(shí),超聲時(shí)間為50s時(shí),采用Al-12Si釬料進(jìn)行超聲波釬焊藍(lán)寶石/TC4鈦合金時(shí),藍(lán)寶石與7050鋁合金釬料的界面上也生長(zhǎng)了Al2O3層。由于不存在Si元素,顯著提高了接頭強(qiáng)度,接頭的最大壓剪強(qiáng)度