Si3N4陶瓷-304不銹鋼異種材料釬焊連接性能研究.pdf

1、本文采用AgCu/Ti釬料和Ti40Zr25B0.2Cu非晶釬料連接Si3N4陶瓷和304不銹鋼，研究了Si3N4陶瓷/Ti/AgCu/Cu/AgCu/Ti/304不銹鋼接頭和Si3N4陶瓷/Ti40Zr25B0.2Cu/Cu/Ti40Zr25B0.2Cu/304不銹鋼接頭的界面組織結(jié)構(gòu)，分析了釬焊溫度和Cu箔厚度對接頭界面結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響。通過ANSYS有限元模擬軟件，分析了添加Cu中間層對接頭應(yīng)力分布的影響。
　　304不

2、銹鋼/Ti/AgCu/Cu/AgCu/Ti/Si3N4釬焊接頭的界面結(jié)構(gòu)為：304不銹鋼/FeTi/Ag-Cu共晶+Cu(s,s)/Cu(s,s)/Cu(s,s)+Ag-Cu共晶/Ti-Si/TiN/Si3N4陶瓷。隨釬焊溫度的升高，中間層Cu箔不斷消耗，陶瓷側(cè)反應(yīng)層厚度增加，但接頭的室溫強(qiáng)度先增加后降低；隨中間層Cu箔厚度的增加，接頭強(qiáng)度顯著改善，且接頭斷裂位置由界面處的陶瓷母材轉(zhuǎn)變?yōu)?04不銹鋼側(cè)FeTi層。去除不銹鋼側(cè)的Ti箔，采

3、用1000μmCu箔中間層和Ag-Cu共晶釬料在1153K釬焊溫度下得到的接頭室溫強(qiáng)度進(jìn)一步提高。
　　采用Ti40Zr25B0.2Cu非晶釬料釬焊Si3N4陶瓷和304不銹鋼時，304不銹鋼/Ti40Zr25B0.2Cu/Cu/Ti40Zr25B0.2Cu/Si3N4陶瓷釬焊焊接接頭的界面結(jié)構(gòu)為：304不銹鋼/FeTi/Cu-Zr+Cu-Ti+Fe-Ti/Cu(s,s)/Cu-Zr+Cu-Ti+Fe-Ti/Ti-Si+Zr-Si

4、/TiN/Si3N4陶瓷。隨釬焊溫度升高，中間層Cu箔不斷消耗，陶瓷側(cè)反應(yīng)層厚度增加，接頭的室溫強(qiáng)度急劇降低；隨Cu箔厚度的增加，接頭的室溫強(qiáng)度顯著改善。釬焊溫度為1223K、中間層Cu箔1000μm時接頭室溫強(qiáng)度達(dá)到最大值90MPa。接頭的斷裂位置均為近界面處的陶瓷母材。
　　有限元數(shù)值模擬的結(jié)果表明：Si3N4陶瓷/304不銹鋼釬焊接頭在從釬焊溫度冷卻到室溫的過程中有明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，在近縫區(qū)的棱角處尤為明顯，Si3N4陶瓷