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鋁合金釬料對藍(lán)寶石和TC4鈦合金進(jìn)行了超聲輔助釬焊。采用試驗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,研究了不同超聲時間對接頭界面結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響。
　　試驗發(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)下均能實現(xiàn)藍(lán)寶石與TC4鈦合金的連接。在釬焊溫度為620℃時,超聲時間為10s,超聲振幅為10μ

2、m,超聲施加壓力為2MPa時,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釬料的界面上生長了一層Al2O3,從而實現(xiàn)釬焊連接。通過透射分析的方法證實這層Al2O3是非晶態(tài)的,在超聲時間為10s時,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間較短為4s時藍(lán)寶石表面Al2O3層的生長是不完全的,存在未反應(yīng)區(qū)域,當(dāng)超聲時間超過10s時,生成物Al

3、2O3完全覆蓋藍(lán)寶石表面,且隨著超聲時間的延長,會促進(jìn)Al2O3的生長。力學(xué)性能測試結(jié)果表明,超聲時間為10s到300s時接頭壓剪強(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,超聲時間為50s時,采用Al-12Si釬料進(jìn)行超聲波釬焊藍(lán)寶石/TC4鈦合金時,藍(lán)寶石與7050鋁合金釬料的界面上也生長了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