论文部分内容阅读
Si3N4陶瓷是最有希望在高温下应用的结构陶瓷之一,研究Si3N4陶瓷的连接具有十分重要的理论意义和实用价值,本文采用Au-Ni-V-Pd活性钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究连接工艺参数和钎料成分变化对钎焊接头组织和性能的影响,通过SEM、EDS、XRD、TEM分析接头中各相的成分,确定反应产物的类型,并深入探讨界面的连接机理。采用Au-Ni-V-Pd活性钎料直接钎焊Si3N4陶瓷,可成功获得可靠牢固的接头。通过显微组织观察可知,整个接头主要由三部分组成:两侧的Si3N4陶瓷母材;接头中间由Au基固溶体和富Ni相组成的合金;Si3N4陶瓷与钎料合金之间的VN界面反应层。在一定的温度范围内（1323K-1423K）,随着连接温度升高,界面反应层VN的厚度增加,接头内部的Ni[Si,V]固溶体尺寸逐渐变大,接头强度随之升高。但是当温度过高,达到1473K时,反应层厚度降低,接头的性能下降。随着保温时间的延长,接头的界面反应层厚度逐渐增加,接头中的Ni[Si,V]固溶体有长大趋势,接头强度随保温时间的延长而提高。但过长的保温时间（90min）会导致金属间化合物Ni3Si的形成,降低接头的弯曲强度。另外,随着连接温度的升高或者保温时间的延长,焊缝逐渐变窄。适当提高钎料中V或Pd的含量,可以有效促进界面反应,但是V或Pd的含量过高,对接头性能产生不利的影响。研究发现,使用Au54.15Ni36.09V4.76Pd5钎料在1423K钎焊60min时,接头的室温抗弯强度可以达到264.4MPa,当测试温度升高到1073K时,接头的强度仍保持在221.2MPa。断口形貌分析结果表明,大部分钎焊接头都是在陶瓷内部近缝处断裂,可见接头断裂的最主要原因是陶瓷和钎料的热膨胀系数不匹配,导致降温时在陶瓷母材近缝区产生了较大的残留热应力。