多孔Si₃N₄陶瓷密度較低,具有良好的介電性能和一定的承載能力,是導彈天線罩的理想材料。由于陶瓷材料本身加工性能較差,難以直接進行裝配,需要先與Invar合金連接環(huán)連接。由于陶瓷與金屬之間物理和機械性能具有較大差異,因此在焊后冷卻中將會在界面附近產(chǎn)生較大的殘余應力,多孔Si₃N₄陶瓷本身強度較低,殘余應力將會對其產(chǎn)生明顯影響。本課題在Ag-Cu-Ti經(jīng)典釬料的基礎上進行改進,設計了Ag-Cu-Ti(+Mo_p)/Cu/Ag-Cu復合釬料(其中Mo_p即Mo顆粒)釬焊多孔Si₃N₄陶瓷與Invar合金,探索了最佳的釬料成分以及釬焊工藝,闡述了接頭形成機理,通過有限元模擬對接頭應力進行了分析。本文探索了液態(tài)釬料對兩側母材的潤濕行為。Ag-Cu-Ti釬料以及Ag-Cu-Ti+Mo_p復合釬料對多孔Si₃N₄陶瓷母材的潤濕過程分為釬料初始熔化鋪展、持續(xù)鋪展以及趨...

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究的目的和意義
    1.2 陶瓷連接技術的發(fā)展
        1.2.1 物理連接
        1.2.2 固相擴散焊
        1.2.3 過渡液相擴散焊
        1.2.4 自蔓延高溫合成連接
        1.2.5 釬焊
    1.3 陶瓷母材與釬料的相互作用研究
    1.4 液態(tài)釬料與金屬母材之間相互作用研究
    1.5 接頭應力分析及緩解方法
        1.5.1 陶瓷/金屬接頭應力分析與數(shù)值模擬
        1.5.2 陶瓷/金屬連接中間層設計
        1.5.3 復合釬料連接陶瓷/金屬的研究現(xiàn)狀
    1.6 本課題主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料及研究方法
    2.1 試驗用原材料
        2.1.1 釬焊母材
        2.1.2 釬料材料
        2.1.3 焊前處理及裝配
    2.2 試驗設備及方法
    2.3 釬焊接頭組織和性能表征
        2.3.1 接頭微觀組織構成分析
        2.3.2 接頭力學性能測試
第3章 釬料與母材的潤濕行為研究
    3.1 釬料在母材上的潤濕性研究
        3.1.1 Ag-Cu-Ti釬料在多孔Si₃N₄陶瓷上潤濕行為研究
        3.1.2 Ag-Cu-Ti+Mop復合釬料在多孔Si₃N₄陶瓷上潤濕行為研究
        3.1.3 釬料在Invar合金表面潤濕行為研究
    3.2 潤濕性及鋪展機制分析
    3.3 本章小結
第4章 多孔Si₃N₄/Invar釬焊接頭組織分析及性能優(yōu)化
    4.1 Ag-Cu-Ti及Ag-Cu-Ti/Cu/Ag-Cu釬料釬焊連接多孔Si₃N₄/Invar
        4.1.1 Ag-Cu-Ti釬料釬焊接頭微觀組織
        4.1.2 陶瓷側界面反應層形成機制
        4.1.3 Ag-Cu-Ti/Cu/Ag-Cu釬料釬焊接頭微觀組織
        4.1.4 釬料中Ti含量的優(yōu)化
        4.1.5 釬焊溫度及Cu中間層厚度的優(yōu)化
        4.1.6 釬焊保溫時間的優(yōu)化
        4.1.7 Ag-Cu-Ti及Ag-Cu-Ti/Cu/Ag-Cu釬料釬焊多孔Si₃N₄/Invar連接機理
    4.2 Ag-Cu-Ti+Mop/Cu/Ag-Cu復合釬料釬焊連接多孔Si4N4/Invar
        4.2.1 Ag-Cu-Ti+Mop/Cu/Ag-Cu復合釬料釬焊接頭微觀組織
        4.2.2 復合釬料中Cu中間層厚度優(yōu)化
        4.2.3 復合釬料中Mo顆粒與活性元素Ti含量的優(yōu)化
        4.2.4 Ag-Cu-Ti+Mop/Cu/Ag-Cu釬焊多孔Si₃N₄/Invar接頭形成機理
    4.3 本章小結
第5章 多孔Si₃N₄/Invar釬焊接頭冷卻過程中的應力場模擬
    5.1 多孔Si₃N₄/Invar接頭有限元模型的建立
        5.1.1 有限元模擬參數(shù)的選擇
        5.1.2 多孔Si₃N₄/Invar接頭有限元模型的建立
    5.2 多孔Si₃N₄/Invar接頭有限元模擬研究
        5.2.1 多孔Si₃N₄/Invar接頭有限元模擬結果及表征方式的選擇
        5.2.2 釬料層厚對接頭應力分布的影響
        5.2.3 Cu中間層厚度對接頭應力分布的影響
        5.2.4 Mo顆粒的引入及其含量對接頭應力分布的影響
        5.2.5 反應層厚度對接頭應力分布的影響
        5.2.6 釬角對接頭應力分布的影響
    5.3 引入子模型的有限元分析
        5.3.1 引入陶瓷多孔結構的子模型應力場模擬
        5.3.2 引入反應層滲入結構的子模型應力場模擬
        5.3.3 引入Mo顆粒的復合釬料結構的子模型應力場模擬
    5.4 本章小結
結論
學位論文創(chuàng)新點
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝
個人簡歷



本文編號：3978261