多孔Si3N4與致密Si3N4陶瓷的連接工藝與機(jī)理研究.pdf

1、多孔 Si3N4陶瓷是體內(nèi)具有大量相通或是閉合氣孔的一種集結(jié)構(gòu)與功能于一體的陶瓷材料。憑借其低介電、抗氧化、抗熱震性能，廣泛用作航天透波材料。本文采用了RE2O3(RE=Yb，Y或Nd)-A2O3-SiO2-Si3N4混合粉末原位形成β-sialon/玻璃中間層連接多孔Si3N4與致密Si3N4陶瓷，研究了焊料中摻雜不同的稀土元素以及焊接工藝參數(shù)對(duì)接頭組織和性能的影響規(guī)律，分析了焊縫中的相形成過(guò)程并探討了界面結(jié)合機(jī)制；通過(guò)高溫力學(xué)、高溫

2、氧化、熱震性能的評(píng)價(jià)了接頭高溫?fù)p傷行為。
　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Yb(或Nd)-β/玻璃復(fù)合焊料在1600℃下保溫30min，施加0.8MPa連接壓力所得連接接頭室溫四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度均達(dá)到最大值，分別為88MPa和158MPa。Y-β/玻璃復(fù)合焊料在1650℃下保溫30min，施加0.8MPa連接壓力所得連接接頭室溫四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度最佳，為103MPa。升高連接溫度或延長(zhǎng)保溫時(shí)間，可以促進(jìn)焊縫內(nèi)產(chǎn)生β-Sialon相，但是會(huì)造成大量玻璃液相向多孔

3、陶瓷一側(cè)浸滲。連接溫度過(guò)低或保溫時(shí)間短，焊縫致密化程度下降，接頭強(qiáng)度較低。降低連接壓力可以緩解玻璃相向多孔陶瓷內(nèi)的浸滲，但是會(huì)使連接強(qiáng)度下降。
　　將1500℃較低溫度下保溫15min，加壓0.8MPa所得接頭進(jìn)行1550℃保溫30min無(wú)壓熱處理，可有效緩解玻璃相向多孔Si3N4陶瓷一側(cè)浸滲的現(xiàn)象，但是與直接連接時(shí)最佳接頭相比，接頭強(qiáng)度較低。提高熱處理溫度至1600℃，接頭強(qiáng)度提高，但是玻璃相向多孔Si3N4陶瓷內(nèi)浸滲又會(huì)加劇。

4、
　　對(duì) RE(Yb，Y或 Nd)-β/玻璃復(fù)合焊料在1600℃下保溫30min，施加0.8MPa連接壓力直接連接的多孔Si3N4與致密Si3N4陶瓷接頭進(jìn)行高溫性能研究發(fā)現(xiàn)，在1000℃測(cè)試溫度下，三種連接接頭的三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度分別為22MPa，52MPa，81MPa。接頭的抗氧化能力進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)1200℃氧化12h，連接接頭均未見(jiàn)明顯氧化層，但接頭氧化表面發(fā)現(xiàn)有裂紋出現(xiàn)。Nd-β/玻璃復(fù)合焊料連接接頭表面裂紋最輕，其剩余強(qiáng)度