Ti2AlC陶瓷與銅釬焊工藝及機(jī)理研究.pdf

1、本文首次采用Al箔和Cu-Sn-Ti粉末兩個(gè)系列釬料，連接Ti2AlC陶瓷與紫銅，研究了釬焊工藝參數(shù)和釬料成分對(duì)釬焊接頭的組織、力學(xué)性能和電性能的影響。采用抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)試釬焊接頭的力學(xué)性能，通過(guò)測(cè)量電阻計(jì)算電導(dǎo)率來(lái)評(píng)價(jià)接頭的電性能；用X射線(xiàn)衍射、掃描電子顯微分析和能譜分析等手段觀察和分析顯微組織及接頭斷口形貌，初步確定了最佳連接規(guī)范參數(shù)并探討了連接機(jī)理。
　　采用Al箔釬料連接Ti2AlC陶瓷與銅，接頭的構(gòu)成為：Cu母材/Cu[

2、Al]固溶體/Al4Cu9層/Cu[Al]+Ti2AlC+TiC擴(kuò)散區(qū)/Ti2AlC陶瓷母材。在本試驗(yàn)條件下，采用Al箔作為釬料連接Ti2AlC陶瓷與銅，在焊縫中皆存在裂紋和孔洞等微觀缺陷，導(dǎo)致接頭連接性能降低。本研究認(rèn)為Al箔不適合作為釬料連接Ti2AlC陶瓷與銅。
　　采用Cu-Sn-Ti釬料成功連接了Ti2AlC陶瓷和銅，接頭的構(gòu)成為：Ti2AlC陶瓷/Ti2AlC+Cu[Al]+TiC擴(kuò)散層/焊縫/Cu[Al]擴(kuò)散層/Cu

3、母材，其中焊縫部分由Cu[Al]固溶體基體+Ti[CuAl]2+AlCu2Ti反應(yīng)相構(gòu)成。連接機(jī)理為：釬料中的Cu向Ti2AlC陶瓷母材中擴(kuò)散，使得Ti2AlC分解釋放的Al向液態(tài)釬料Cu中擴(kuò)散并固溶；母材Cu向液態(tài)釬料的擴(kuò)散，最終在兩側(cè)界面實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。
　　當(dāng)釬料中的Sn含量由10at.％增加到20at.%時(shí)，可將釬焊溫度降低約30℃，但Sn含量的增加，導(dǎo)致焊縫中出現(xiàn)大量的CuSn3Ti5反應(yīng)相，使得向Ti2AlC陶瓷中擴(kuò)散的

4、Cu量減少，接頭剪切強(qiáng)度和電導(dǎo)率降低。當(dāng)使用Cu80Sn10Ti10釬料連接Ti2AlC陶瓷-銅時(shí)，隨著連接溫度提高，接頭的剪切強(qiáng)度提高，電導(dǎo)率先增大后減小。隨著釬焊保溫時(shí)間延長(zhǎng)，由于Cu對(duì)Ti2AlC陶瓷母材的溶解過(guò)于劇烈，接頭的強(qiáng)度降低。
　　確定使用Cu-Sn-Ti釬料釬焊連接Ti2AlC陶瓷與銅的最佳工藝為：釬料成分為Cu80Sn10Ti10(at.%)，在950℃/10min條件下，接頭的剪切強(qiáng)度為158MPa，電導(dǎo)率為