Al2O3陶瓷反應金屬化及其與紫銅釬焊工藝及機理研究.pdf

1、Al2O3陶瓷-紫銅復合構件在航空航天、電子工業(yè)中有著廣泛的應用前景。針對Al2O3陶瓷與紫銅之間的釬焊連接，本文提出了先對Al2O3陶瓷進行反應金屬化再與紫銅連接的間接釬焊方法，對反應金屬化機理進行了闡述，并研究了金屬化粉末中Ti含量和釬焊工藝參數(shù)對Al2O3陶瓷/紫銅接頭微觀組織結構和力學性能的影響。將金屬化粉末作為活性釬料對Al2O3陶瓷與紫銅進行直接釬焊，并對比了兩種釬焊方法對釬縫組織、接頭性能和紫銅母材的影響。綜合分析了接頭的

2、斷裂位置，抗剪強度和接頭組織之間的相互聯(lián)系。
　　采用機械球磨的方式制備Sn0.3Ag0.7Cu-x％Ti(wt.%, x=2,4,6,8)金屬化粉末，其熔化區(qū)間為219℃-231℃，機械球磨過程未導致金屬化粉末發(fā)生機械冶金反應。在900℃/30min條件下對Al2O3陶瓷進行反應金屬化，在Al2O3陶瓷表面得到了結合良好且包括β-Sn基體和Ti6Sn5相的金屬化層，其中Ti6Sn5相隨著Ti含量的增加而增加。金屬化層/Al2O3

3、陶瓷界面生成了TiO反應層。
　　利用Sn0.3Ag0.7Cu釬料在580℃-660℃實現(xiàn)了金屬化的Al2O3陶瓷與紫銅的連接。接頭典型界面結構為：Cu/Cu3Sn/Cu6Sn5/β-Sn(Ti6Sn5+Al2O3陶瓷顆粒)/Al2O3陶瓷。釬焊工藝參數(shù)對接頭的界面結構和抗剪強度有著較大的影響，隨著釬焊溫度升高或者保溫時間延長，紫銅中Cu元素向釬縫中的溶解量增多，釬縫中形成越來越多的Cu-Sn化合物。當620℃/5min時，接頭獲

4、得最大抗剪強度值32MPa，斷裂發(fā)生于Cu6Sn5和β-Sn層。當釬焊參數(shù)超過最佳釬焊工藝(620℃/5min)時，釬縫中出現(xiàn)柯肯達爾空洞，導致接頭抗剪強度急劇下降。
　　將金屬化粉末作為活性釬料在900℃/10min條件下實現(xiàn)了Al2O3陶瓷與紫銅直接釬焊，接頭的典型組織包括：Cu(s,s)、富 Cu相和Ti2Cu相，Al2O3陶瓷側生成含有TiO和TiO2的反應層。隨著Ti含量的增加，釬料與Al2O3陶瓷之間的反應越充分，接頭