导　　师： 周玉;奈贺正明

学科专业： H0502

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 哈尔滨工业大学

摘　　要： 氮化硅陶瓷具有优良的高温力学性能,是很有发展前途的结构陶瓷材料,研究氮化硅陶瓷的连接具有十分重要的理论和实用价值.该文利用CU-ZN-TI和CU-PD-TI两种钎料来钎焊连接氮化硅陶瓷,揭示了SI<,3>N<,4>陶瓷与钎料之间的界面反应机理,并对接头微观组织与接头力学性能之间的关系进行了深入研究.首次使用CU-ZN-TI活性钎料连接SI<,3>N<,4>陶瓷,所连接接头的组织和性能受连接工艺规范和钎料成分的影响.当连接温度较低或时间较短时,由于界面反应不充分,难以获得性能良好的接头.而当连接温度过高或保温时间过长,又由于界面反应层过厚产生残余应力,对连接性能带来不利影响.在该研究的范围内,钎料中TI的含量增加,对接头性能的提高有利.当钎料成分为(CUZN)85TIL5,焊接规范为1223K/0.9KS时,接头平均剪切强度为265MPA.使用CU-PD-TI钎料连接SI<,3>N<,4>/SI<,3>N<,4>陶瓷,连接接头的组织和性能随连接规范及钎料成分而变化.接头的机械性能随着连接温度提高或连接时间延长而降低,而随着钎料中TI含量的增加而提高.当钎料成分为CU71.6PD8.5TI20,在1423 K连接1.8 KS,接头的最高剪切强度达到180MPA.通过测量接头的高温强度,证明使用CU-PD-TI钎料所连接的接头表现出较好的耐高温能力.阐明了SI3N4陶瓷使用不同钎料连接的连接机理,建立了界面结构模型.通过CU-ZN-TI钎料和SI<,3>N<,4>陶瓷之间界面反应的动力学方程,推导出动力学参数的求解方法和数值.结果表明,使用CU-ZN-TI钎料连接SI3N4陶瓷,界面反应层成长的表观活化能为201.69KJ/MOL.由此推断,在界面反应层形成的初期阶段,反应层的形成由TI在液态钎料合金中扩散所控制.当反应层达到一定的厚度之后,界面反应层的生长受N在TIN中的扩散所控制.

关 键 词： 陶瓷 活性钎焊 界面反应 接头性能 连接机理

分 类 号： [TG454]

领　　域： [金属学及工艺]