Al2O3陶瓷與Kovar合金釬焊工藝研究.pdf

1、本文針對陶瓷電器中Al2O3陶瓷與Kovar合金活性釬焊連接方法產(chǎn)業(yè)化的迫切要求，采用商用Ag-Cu-Ti釬料對Al2O3陶瓷與Kovar合金進(jìn)行了釬焊連接。在此基礎(chǔ)上以降低成本、靈活控制Ti元素含量為出發(fā)點(diǎn)，自行配制Ag-Cu共晶+TiH2活性粉末釬料，進(jìn)行Al2O3陶瓷與Kovar合金的釬焊連接。采用試驗(yàn)研究和理論分析結(jié)合的方法，對兩種接頭界面結(jié)構(gòu)及其綜合性能進(jìn)行了深入研究。
　　通過對Al2O3陶瓷/Ag-Cu-Ti/Kov

2、ar合金接頭界面反應(yīng)的試驗(yàn)和分析，確定釬焊溫度為900℃、保溫時間為5min時，從Al2O3陶瓷側(cè)到Kovar合金側(cè)，界面結(jié)構(gòu)依次為TiO+TiFe+TiNi3/Ag-Cu共晶/TiFe2+TiNi3/TiFe2+Cu(s, s)+Ag(s, s)。同時發(fā)現(xiàn)Kovar合金中的金屬元素Fe、Co、Ni與釬料中的活性元素Ti之間的相互作用降低了Ti元素的活度，對Al2O3陶瓷與釬料之間的反應(yīng)產(chǎn)生不利影響。并且釬焊溫度越高保溫時間越長這種影響

3、越明顯，造成Al2O3陶瓷/釬料界面反應(yīng)減弱，而界面中TiFe2、TiNi3金屬間化合物增多。
　　以抗剪強(qiáng)度評價(jià)Al2O3陶瓷/Ag-Cu-Ti/Kovar合金接頭的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)當(dāng)釬焊溫度為900℃保溫時間為5min時，接頭抗剪強(qiáng)度最高，達(dá)144MPa，接頭漏氣率＜1.6×10-9Pa·m3/s，完全可以滿足使用要求。
　　以Kovar合金作為中間層，進(jìn)行Al2O3陶瓷和不銹鋼圓筒大尺寸結(jié)構(gòu)件的連接。使用有限元數(shù)值模擬的

4、方法研究接頭的殘余應(yīng)力的分布，進(jìn)行接頭形式優(yōu)化設(shè)計(jì)，獲得了連接良好的Al2O3陶瓷/Kovar/不銹鋼接頭。
　　對于Ag-Cu共晶+TiH2活性粉末釬料，TiH2的脫氫程度是影響連接質(zhì)量的關(guān)鍵。通過對TiH2的差熱分析，解明其脫氫過程，制定出合理的釬焊工藝，一次完成TiH2的脫氫和Al2O3陶瓷與Kovar合金的釬焊連接。在釬焊溫度950℃、保溫5min時，接頭抗剪強(qiáng)度最高，達(dá)163MPa，超過了采用商用Ag-Cu-Ti釬料時的