Al2O3陶瓷與5A05的釬焊工藝及機理研究.pdf

1、為了獲得高氣密的Al2O3陶瓷與5A05鋁合金的封接構(gòu)件，本文對二者的釬焊連接工藝及連接機理進行了研究。以Al-Si-Mg為釬料，利用自制工藝罩內(nèi)置Mg粉方法，實現(xiàn)了化學(xué)鍍鎳Al2O3陶瓷與5A05鋁合金真空釬焊連接。采用試驗研究與理論分析相結(jié)合的方法，對接頭界面結(jié)構(gòu)及綜合性能進行了深入研究。
　　通過對Al2O3化學(xué)鍍鎳工藝優(yōu)化，獲得了光滑致密且無缺陷的鍍Ni層，鍍層組織為非晶與微晶的混合物。研究了不同粗化時間、鍍層厚度、鍍層焊

2、前熱處理工藝對接頭組織及抗剪強度的影響。結(jié)果表明，粗化30min、鍍層厚度為40μm及熱處理溫度為300℃，保溫1h為最佳金屬化工藝。
　　當(dāng)連接溫度570℃，保溫15min時，化學(xué)鍍鎳Al2O3陶瓷/Al-Si-Mg/5A05鋁合金接頭界面結(jié)構(gòu)為：Al2O3/Ni(Ⅰ區(qū))/Al3Ni2(Ⅱ區(qū))/Al3Ni+Mg2Si(Ⅲ區(qū))/Al(α)+Mg2Si(Ⅳ區(qū))/5A05。隨著連接溫度的升高，Al3Ni組織彌散分布，小顆粒狀的Mg2S

3、i逐漸聚集長大并分布在Ⅲ區(qū)與Ⅳ區(qū)交界處；隨著保溫時間的延長，Ⅱ區(qū)組織變化不大，而Ⅲ區(qū)組織逐漸變寬，當(dāng)保溫時間增加到50min時，Ⅲ區(qū)組織完全變成零亂的大小形狀不一的塊狀分布，且靠近5A05側(cè)的Mg2Si相消失。
　　隨著連接溫度和保溫時間的增加，接頭抗剪強度先增大后減小，在連接溫度為570℃，保溫15min～30min時接頭的抗剪強度達到30MPa以上。接頭的斷裂形式屬于脆性斷裂，當(dāng)釬焊溫度較低或保溫時間較短時，斷裂往往發(fā)生在Ⅲ區(qū)

4、(Al3Ni)與Ⅳ區(qū)(Al(α))的交界處；當(dāng)鍍鎳層與基體Al2O3陶瓷結(jié)合強度過低時，斷裂發(fā)生在鍍鎳層（即鎳層脫落）；而釬縫中存在裂紋的區(qū)域也成為接頭薄弱區(qū)。
　　研究了活性元素Mg在鋁合金真空釬焊過程中的去膜機制，建立了Mg的去膜機制模型。同時發(fā)現(xiàn)，Mg的加入量存在最佳值，加入量過小則去膜作用不明顯，加入量過大則易引起溶蝕，在本試驗條件下最佳值為250g/m3。
　　在最佳化學(xué)鍍鎳及釬焊工藝條件下，對Al2O3陶瓷管及5