Al2O3-B2O3-SiO2微晶玻璃連接Al2O3-ZTA陶瓷工藝與機(jī)理研究.pdf

1、Al2O3陶瓷材料和ZTA陶瓷材料憑借其機(jī)械強(qiáng)度高，硬度大，以及優(yōu)良的耐磨、耐腐蝕及耐高溫等性能，在航空航天、醫(yī)藥化工、機(jī)械電子等領(lǐng)域被廣泛使用。使用金屬釬料進(jìn)行釬焊或金屬中間層進(jìn)行擴(kuò)散焊，接頭會(huì)產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，且化學(xué)穩(wěn)定性較差。本課題采用Al2O3-B2O3-SiO2(ABS)系玻璃中間層連接陶瓷，形成的微晶玻璃接頭，熱脹系數(shù)低，耐磨耐腐蝕，高溫穩(wěn)定性好。利用掃描電子顯微鏡及能譜分析，XRD分析，透射電鏡等對(duì)接頭組織結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行

2、分析，研究工藝參數(shù)對(duì)接頭組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律。
　　B2O3/SiO2摩爾比n對(duì)ABS體系玻璃的析晶行為，軟化溫度和高溫粘性等有重要影響，采用水淬法制備了n=0.5，1.5，2.5和3.5四種配比的玻璃中間層，都具有良好的非晶特性，無明顯雜質(zhì)生成。
　　采用n=0.5體系A(chǔ)BS玻璃中間層連接Al2O3陶瓷與ZTA陶瓷，焊縫中析出粒狀CaAl2Si2O8晶體，接頭中存在較多裂紋缺陷，強(qiáng)度不足10MPa。采用n=1.5體系A(chǔ)

3、BS玻璃中間層連接時(shí)，界面處無反應(yīng)層生成，焊縫中析出Al4B2O9晶須和Al18B4O33晶須，占焊縫體積分?jǐn)?shù)約為50％。接頭的抗剪強(qiáng)度隨連接溫度升高和保溫時(shí)間延長(zhǎng)均是先增加后減少，在最佳工藝參數(shù)下，強(qiáng)度可達(dá)42MPa。經(jīng)過高溫?zé)嵫h(huán)后，強(qiáng)度下降不明顯。
　　采用n=2.5體系A(chǔ)BS玻璃中間層連接Al2O3陶瓷與ZTA陶瓷，界面處出現(xiàn)寬度為5-10μm的反應(yīng)層，焊縫中析出的晶須占焊縫體積分?jǐn)?shù)增加至80%。接頭的抗剪強(qiáng)度隨連接溫度升

4、高和保溫時(shí)間延長(zhǎng)均是先增加后減少，強(qiáng)度最大值為45MPa。采用n=3.5體系A(chǔ)BS玻璃中間層連接時(shí)，接頭中析出晶須的體積分?jǐn)?shù)有所減少，中間層的軟化溫度變高，焊縫中出現(xiàn)較多的裂紋、孔隙等缺陷，高溫穩(wěn)定性下降。在玻璃中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的TiO2晶核劑，得到的接頭中晶體數(shù)量增多，析出大量均勻細(xì)小的粒狀晶體或大尺寸二維生長(zhǎng)的片狀晶體，不利于接頭強(qiáng)度的提高。
　　采用Owaza法和K值法計(jì)算ABS玻璃中間層的析晶活化能，得到的結(jié)果差異不大。