SiC陶瓷活性釬焊連接.pdf

1、在SiC陶瓷的活性釬焊法研究中,活性釬料的研制是關(guān)鍵之一,而研制可滿足在高溫條件下使用要求的釬料又是SiC陶瓷釬焊連接研究的一個(gè)重要方向.活性釬焊法主要是利用釬料中可與陶瓷材料發(fā)生界面反應(yīng)的活性元素(例如:Ti、Zr等)在釬焊過(guò)程中與陶瓷反應(yīng),實(shí)現(xiàn)陶瓷與其他材料的連接.本文研究了活性元素Ti與SiC的反應(yīng)機(jī)理.采用純Ti粉和CuTi粉與SiC陶瓷在真空條件下進(jìn)行反應(yīng),利用X射線衍射(XRD)等方法對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了分析研究.要實(shí)現(xiàn)SiC陶

2、瓷與其它材料連接,釬料對(duì)SiC陶瓷潤(rùn)濕是活性釬焊連接的必要條件,對(duì)此本文主要研究了Cu基釬料、Pd基釬料對(duì)SiC陶瓷的潤(rùn)濕情況.用CuAlSiTi釬料對(duì)SiC陶瓷進(jìn)行了潤(rùn)濕研究,發(fā)現(xiàn)元素Ti含量顯著影響釬料對(duì)SiC陶瓷的潤(rùn)濕性.通過(guò)掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀對(duì)潤(rùn)濕界面進(jìn)行了觀察,發(fā)現(xiàn)在界面上存在一個(gè)富含TiC的薄層和一個(gè)含Cu較多的過(guò)渡層.經(jīng)試驗(yàn)分析表明:在潤(rùn)濕過(guò)程中,釬料中的元素Cu、Ti以及SiC陶瓷中的元素Si、C發(fā)生了相互擴(kuò)散

3、;同時(shí),Ti與SiC發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),生成了TiC,這些過(guò)程促進(jìn)了CuAlSiTi釬料對(duì)SiC陶瓷的潤(rùn)濕.在Pd基釬料的潤(rùn)濕研究中,采用PdAgMn箔與不同厚度的Ti箔疊加以得到含Ti量不同的PdAgMn+Ti釬料.用Cu基釬料對(duì)SiC陶瓷與Nb合金、以及SiC陶瓷與SiC陶瓷進(jìn)行了釬焊連接,并對(duì)接頭的微觀組織、形成機(jī)理和高溫強(qiáng)度進(jìn)行了研究.結(jié)果表明:使用Cu基釬料可以實(shí)現(xiàn)SiC陶瓷和Nb合金的連接以及SiC陶瓷之間的連接.在試驗(yàn)溫度范圍

4、內(nèi),SiC陶瓷與Nb合金的接頭強(qiáng)度隨釬焊溫度升高呈上升趨勢(shì).通過(guò)掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn):接頭呈層狀結(jié)構(gòu),在釬料與SiC陶瓷界面區(qū)附近存在一個(gè)10μm左右的擴(kuò)散層,性質(zhì)介于金屬與陶瓷之間.這種層狀結(jié)構(gòu)對(duì)緩解焊接殘余應(yīng)力十分有利.在500℃進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)試:SiC陶瓷與Nb合金釬焊接頭的三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度為290MPa,SiC陶瓷與SiC陶瓷焊接接頭的三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度為350MPa,斷裂位置均在SiC陶瓷一側(cè).通過(guò)以上的試驗(yàn),得到如下結(jié)論: 1.Cu基和