Al-Si-Cu-Y釬料連接SiCp-6063Al復(fù)合材料的工藝和機(jī)理研究.pdf

1、SiCp/Al復(fù)合材料因其密度小、比強(qiáng)度高、比剛度高、熱膨脹系數(shù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)在電子封裝等領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景。但是，受連接技術(shù)的制約，碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的應(yīng)用受到限制。釬焊因具有加熱溫度低，對母材中增強(qiáng)相影響小，焊接變形小等特點(diǎn)，而被應(yīng)用于SiCp/Al復(fù)合材料的連接，但缺乏合適的釬料是SiCp/Al復(fù)合材料釬焊的主要難題。
　　本文以Al-Si-Cu釬料為基礎(chǔ)，通過調(diào)整釬料合金元素的含量，優(yōu)化釬料組分，系統(tǒng)研究了Si、C

2、u、Y元素對釬料顯微組織、熔化溫度、潤濕性、韌性的影響。研制了適用于 SiCp/6063Al復(fù)合材料和鍍鎳 SiCp/6063Al復(fù)合材料真空釬焊的Al-Si-Cu-Y釬料，并制定了合適的釬焊工藝。采用DSC測試了釬料熔化溫度，光學(xué)金相、SEM、EDS和XRD等手段分析釬料、釬焊接頭、剪切斷口的微觀組織。通過潤濕試驗(yàn)研究了釬料的潤濕性能，采用韌性測試試驗(yàn)測定了釬料的韌性，利用剪切試驗(yàn)進(jìn)行了釬焊接頭剪切強(qiáng)度的測試。主要研究結(jié)果如下：

3、>　　Al-8.5Si-25Cu釬料的固液相線溫度區(qū)間最小，潤濕性能最佳，韌性不高但能夠加工成箔狀。添加稀土 Y對Al-8.5Si-25Cu釬料的熔化溫度影響不大。Al-8.5Si-25Cu釬料的潤濕性能和韌性隨著 Y含量的增大先提高后下降。Al-8.5Si-25Cu-0.3Y釬料的潤濕性能最佳，易于加工成箔狀。
　　在相同釬焊工藝下，使用 Al-8.5Si-25Cu-0.3Y釬料釬焊后的接頭剪切強(qiáng)度最大，Y含量為0％和0.5%時(shí)

4、，釬焊接頭剪切強(qiáng)度較低，過量的Y會(huì)惡化接頭質(zhì)量。含量為0.3%的Y能夠顯著減小釬縫內(nèi)初晶Si的尺寸，改變Si的形貌，細(xì)化α(Al)相，改善θ(Al2Cu)的分布狀態(tài)。
　　使用 Al-8.5Si-25Cu-0.3Y釬料，隨著釬焊溫度的提高和保溫時(shí)間的延長，SiCp/6063Al復(fù)合材料釬焊接頭的剪切強(qiáng)度先提高后降低，在560℃，保溫10min時(shí)，達(dá)到最大值135.32MPa；鍍鎳 SiCp/6063Al復(fù)合材料釬焊接頭的剪切強(qiáng)度在

5、550℃下，保溫30min時(shí)，達(dá)到最大值121.34MPa，繼續(xù)提高釬焊溫度和延長保溫時(shí)間，接頭處的金屬間化合物層厚度增加，接頭剪切強(qiáng)度急劇下降。
　　在560℃，保溫10min時(shí)，釬料的Y含量不同，SiCp/6063Al復(fù)合材料釬焊接頭的斷裂路徑存在差異。Y含量為0%和0.5%時(shí)，接頭的斷裂形式是脆性斷裂。其中，Y含量為0.5%時(shí)，斷口存在較多的長片狀稀土化合物。Y含量為0.3%時(shí)，斷裂形式為混合斷裂。在550℃，保溫30min