紫銅與SiO2陶瓷真空釬焊工藝研究.pdf

1、普通電力陶瓷（鋁硅瓷，簡(jiǎn)稱為SiO2陶瓷）作為發(fā)展電力工業(yè)必不可少的絕緣材料，具有很低的熱膨脹系數(shù)和熱穩(wěn)定性，用它制成的絕緣子和套管有廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用過程中，絕緣子和套管結(jié)構(gòu)中陶瓷和金屬多為機(jī)械連接或粘接，影響整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)，釬焊作為實(shí)現(xiàn)陶瓷與金屬冶金連接的常用方法，應(yīng)用較廣泛。因此，本文分別利用Ag-Cu-Ti釬料和納米Al2O3增強(qiáng)Ag-Cu-Ti復(fù)合釬料進(jìn)行SiO2陶瓷和紫銅的釬焊連接，并利用SEM、EDAX，XR

2、D、TEM等多種分析測(cè)試手段分析接頭形成機(jī)理以及釬焊工藝參數(shù)對(duì)接頭界面接頭和力學(xué)性能的影響；同時(shí)，結(jié)合有限元模擬方法分析接頭殘余應(yīng)力分布和大小。
　　采用Ag-Cu-Ti釬料連接電力陶瓷和紫銅時(shí)，釬焊接頭典型界面組織為SiO2陶瓷/Ti5Si3+Ti4O7+TiO/Ti2Cu+Ti3Cu3O/Ag(s,s)+Cu(s,s)/紫銅。釬焊工藝參數(shù)對(duì)界面反應(yīng)層厚度影響較大。最優(yōu)工藝參數(shù)為850℃，保溫5min，接頭抗剪強(qiáng)度取得最大值22

3、MPa；剪切斷口分析表明，斷裂主要發(fā)生在陶瓷母材和界面反應(yīng)層上。
　　采用納米Al2O3增強(qiáng)Ag-Cu-Ti復(fù)合釬料釬焊SiO2陶瓷和紫銅時(shí)，釬焊接頭的典型界面組織為SiO2/Ti5Si3+Ti4O7+TiO/不連續(xù)Ti2Cu+Ti3Cu3O/Ag(s,s)+Ti2Cu＋Al2O3p＋Cu(s,s)/紫銅。TEM、SEM分析表明釬焊接頭釬料層中彌散分布著Ti2Cu金屬間化合物和Al2O3顆粒。當(dāng)Al2O3納米顆粒含量從0增加至0.

4、5wt.％，釬縫Ag(s,s)和Cu(s,s)中塊狀Ti2Cu金屬間化合物增多。在920℃保溫5min時(shí)，Al2O3納米顆粒含量在0.3wt.%時(shí)，接頭抗剪強(qiáng)度可以達(dá)到26MPa，強(qiáng)度提高可達(dá)到20%。
　　采用Ag-Cu-Ti釬料時(shí)，有限元數(shù)值模擬結(jié)果表明，靠近釬縫的陶瓷側(cè)存在較大殘余應(yīng)力，同時(shí)釬料層中出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象；軸向拉應(yīng)力峰值位于靠近界面的陶瓷側(cè)。采用納米Al2O3增強(qiáng)Ag-Cu-Ti復(fù)合釬料時(shí)，釬焊接頭應(yīng)力分布規(guī)律基本