發(fā)布時間：2022-04-26 22:24

　　石墨材料具有良好抗熱震性和潤滑性,高熱導率等優(yōu)點,陶瓷具有機械性能好和介電常數高等優(yōu)點,其在工業(yè)中具有廣泛的應用。而為了充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢,常常需要實現其連接。釬焊是一種常用的連接石墨、陶瓷材料的方法,目前,主要采用Ni基、Ag基和Cu基等高溫釬料實現其連接,該種高溫連接方式常常導致接頭開裂,低溫連接是解決此問題的有效途徑之一。在低溫連接領域,Sn基合金是應用最為廣泛的一種釬料,然而該釬料主要針對金屬與金屬的連接。因此,采用Sn基合金實現石墨、陶瓷的低溫冶金連接具有重要意義。要實現低溫連接,保證釬料良好的潤濕石墨、陶瓷是關鍵,本文將以石墨為首要研究對象,從潤濕界面的第一性原理計算出發(fā),探究活性元素促進潤濕的本質,然后開展?jié)櫇裥詼y試,研究Sn基釬料在石墨表面的潤濕行為,在潤濕性研究結果的指導下開展預金屬化輔助低溫連接,并與直接連接結果進行對比。在此基礎上,探究預金屬化輔助低溫連接在SiC、ZrO2陶瓷上的適用性�；诘谝恍栽碛嬎愕玫絊n-Ti潤濕石墨過程中的初始界面、吸附界面和反應界面的界面結合特性。首先分析了 Sn和石墨的體相特征,Sn以金屬鍵為主還具有一定共價鍵,石墨的同層C原子之... 

【文章頁數】：145 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 潤濕理論研究進展
        1.2.1 潤濕的表征
        1.2.2 潤濕的分類
        1.2.3 潤濕驅動機制
        1.2.4 金屬/陶瓷體系鋪展動力學模型
    1.3 金屬/石墨和金屬/陶瓷體系潤濕和連接研究現狀
        1.3.1 金屬/石墨體系潤濕和連接研究現狀
        1.3.2 金屬/ZrO_2陶瓷體系潤濕和連接研究現狀
        1.3.3 金屬/SiC陶瓷體系潤濕和連接研究現狀
    1.4 本文的主要研究內容
第2章 試驗及計算方法
    2.1 試驗材料
        2.1.1 母材
        2.1.2 Sn基釬料
    2.2 試驗設備及工藝
        2.2.1 高溫潤濕性測試設備及工藝
        2.2.2 連接與金屬化設備及過程
    2.3 微觀組織分析及性能測試
        2.3.1 微觀組織分析
        2.3.2 力學性能測試
    2.4 第一性原理計算方法
        2.4.1 第一性原理計算原理
        2.4.2 計算方法與分析手段
第3章 Sn-Ti/石墨界面特性的第一性原理研究
    3.1 引言
    3.2 Sn/石墨界面第一性原理計算
        3.2.1 體相模型及參數選取
        3.2.2 體相性能
        3.2.3 表面結構及性能
        3.2.4 Sn(001)/石墨(0001)界面模型
        3.2.5 Sn(001)/石墨(0001)界面特性
    3.3 Sn-Ti/石墨界面結構和結合特性
        3.3.1 Sn-Ti/石墨界面結構
        3.3.2 Sn-Ti/石墨界面特性
    3.4 Sn/TiC界面結構和結合特性
        3.4.1 TiC體相模型及參數選取
        3.4.2 TiC體相特性
        3.4.3 TiC(001)表面特性
        3.4.4 Sn(001)/TiC(001)界面模型
        3.4.5 Sn(001)/TiC(001)界面特性
    3.5 本章小結
第4章 Sn-Ti/石墨體系的潤濕及低溫連接機理研究
    4.1 引言
    4.2 Ti對Sn/石墨體系潤濕行為的影響
        4.2.1 鋪展行為
        4.2.2 界面微觀組織分析
        4.2.3 界面反應熱力學和潤濕性分析
        4.2.4 潤濕動力學分析
    4.3 Cr對Sn/石墨體系潤濕行為的影響
        4.3.1 鋪展行為
        4.3.2 界面微觀組織分析
        4.3.3 潤濕性和鋪展動力學分析
    4.4 Cr和Ti對Sn在石墨表面潤濕行為的對比
    4.5 Sn-Ti/石墨體系連接機理研究
        4.5.1 石墨與石墨的直接釬焊
        4.5.2 石墨與石墨的低溫連接
        4.5.3 石墨/石墨接頭強度分析
    4.6 本章小結
第5章 Sn-Ti/陶瓷體系的潤濕及低溫連接機理研究
    5.1 引言
    5.2 Sn-Ti/ZrO_2體系的潤濕及低溫連接機理研究
        5.2.1 鋪展行為
        5.2.2 界面微觀組織分析
        5.2.3 潤濕性及鋪展機制
        5.2.4 ZrO_2陶瓷的連接機理研究
    5.3 Sn-Ti/SiC體系的潤濕及低溫連接機理研究
        5.3.1 SiC表面分析
        5.3.2 鋪展行為
        5.3.3 界面微觀組織分析
        5.3.4 潤濕性及鋪展機制
        5.3.5 SiC陶瓷的連接機理研究
    5.4 Sn-Ti/AlN體系的潤濕機理研究
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Joining of Cf/SiC composite to GH783 superalloy with NiPdPtAu-Cr filler alloy and a Mo interlayer[J]. Wen-Wen Li,Bo Chen,Hua-Ping Xiong,Wen-Jiang Zou,Hai-Shui Ren.  Journal of Materials Science & Technology. 2019(09)
[2]Microstructure and properties of an Al–Ti–Cu–Si brazing alloy for SiC–metal joining[J]. Chun-duo Dai,Rui-na Ma,Wei Wang,Xiao-ming Cao,Yan Yu.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(05)
[3]金屬/陶瓷的潤濕性[J]. 李菊,宮本奎,孫全勝.  山東冶金. 2007(06)
[4]金屬/陶瓷潤濕性研究的綜述[J]. 陳康華,包崇璽,劉紅衛(wèi).  材料導報. 1997(02)

博士論文
[1]TiC基金屬陶瓷界面結合的第一性原理研究[D]. 申玉芳.廣西大學 2012

碩士論文
[1]SiC陶瓷與Al基和Sn基釬料釬焊界面結合特性的模擬計算[D]. 韓雨彤.哈爾濱工業(yè)大學 2016



本文編號：3648840