Si3N4／Ti／Ni／Ti／Si3N4部分瞬间液相连接接头的强度与断裂

在温度为１２７３－１４２３Ｋ,时间为０．９－７．２ｋｓ和０．１ＭＰａ压应力的条件下进行了Ｓｉ３Ｎ４／Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｓｉ３Ｎ４的部分瞬间液相连接,结合ＳＥＭ,ＥＤＳ和ＸＲＤ测试结果,分析了连接温度和时间对接头常温四点弯曲强度和断裂方式的影响。通过用反应层厚度来表征界面强度,用σ＾Ｒｅｓθｍａｘ来评价近界面陶瓷断裂,用σＲｅｓθ－０来评价界面断裂,建立了界面强度、陶瓷强度和残余应力与接头强度和三种     

Si_3N_4/Ti/Ni/Ti/Si_3N_4部分瞬间液相连接接头的强度与断裂

在温度为１２７３ ～１４２３ Ｋ、时间为０ ．９ ～７ ．２ ｋｓ 和０ ．１ ＭＰａ 压应力的条件下进行了Ｓｉ３Ｎ４／Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｓｉ３Ｎ４ 的部分瞬间液相连接, 结合ＳＥＭ, ＥＤＳ 和ＸＲＤ 测试结果, 分析了连接温度和时间对接头常温四点弯曲强度和断裂方式的影响。通过用反应层厚度来表征界面强度, 用σＲｅｓθｍａｘ 来评价近界面陶瓷断裂, 用σＲｅｓθ＝ ０ 来评价界面断裂, 建立了界面强度、陶瓷强度和残余应力与接头强度和三种断裂类型的关系模型。     

玻璃与金属真空钎焊接头残余应力影响参数分析

玻璃和金属焊接接头由于设计不合理,将致使接头存在较大的焊接残余应力,会严重削弱接头强度.应用顺次耦合有限元热应力计算方法,对平板玻璃和金属在真空条件下的钎焊过程进行了数值模拟,分析了玻璃、金属、钎料厚度、钎焊压力和钎焊温度等因素对应力集中区域残余应力的影响,并观察了焊接接头拉伸断裂后的形貌特征.结果表明,金属厚度增加会增大残余应力,并且其对残余应力影响最显著;钎焊压力和钎焊温度的增加可以降低残余应力;玻璃和钎料厚度对残余应力的影响不大;焊接接头的拉伸断裂区域位于玻璃和金属焊接接头界面贴近玻璃一侧.     

压力钎焊改善Si3N4/40Cr钢接头强度的试验研究

分析了Ｓｉ３Ｎ４／４０Ｃｒ钢钎焊接头缓冲层机制。利用压力钎焊促进缓冲层产生塑性变形,降低了接头的残余应力,提高了接头强度。软性缓冲层Ｃｕ和Ｎｂ易于产生较大的塑性变形,接头强度有明显提高;硬性缓冲层Ｔａ不易产生塑性变形,接头强度无明显提高。缓冲层塑性变形愈大,接头强度愈高。使用Ｃｕ作缓冲层材料,当外加压力为２７ＭＰａ时,接头拉伸强度可达６２．３ＭＰａ。ＥＰＭＡ结果表明,在加压和无压状态下,接头中各元素在垂直界面方向上的总体分布不发生变化。加压可以减小接头钎缝宽度,控制接头间隙。压力钎焊也有助于其它异种材料的连接。     

陶瓷/金属钎焊接头强度研究现状

陶瓷与金属钎焊是当前工程领域研究的热点,由于陶瓷与金属的热膨胀系数与弹性模量等性能不匹配,造成接头存在较大的残余应力,这已成为影响钎焊接头强度的主要因素.因此,降低接头残余应力,提高接头强度是陶瓷与金属钎焊的主要研究内容之一.分别对氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、碳氮化物陶瓷与金属钎焊接头强度的研究现状进行了综述.     

Cu-Ni-Ti合金钎料对Si_3N_4陶瓷的润湿与连接

采用座滴法研究了Ｃ４－Ｎｉ－（２７—５６）Ｔｉ合金（原子分数,％,下刚在Ｓｉ３Ｎ４陶瓷上的润湿行为选用真空熔炼合金Ｃｕ３８Ｎｉ３０Ｔｉ３２和Ｃｕ３４Ｎｉ２７Ｔｉ３９作为钎料时,获得的Ｓｉ３Ｎ／Ｓｉ３Ｎ４接头的强度不理想在降低钎料含Ｔｉ量的同时适当降低含Ｎｉ量,重新设计了两种Ｃｕ－Ｎｉ－Ｔｉ（Ｓｉ,Ｂ）合金钎料,并采用膏状形式改善针料成分的均匀性,在１３５３Ｋ,１０ｍｉｎ的针焊条件下获得的Ｓｉ３Ｎ４／Ｓｉ３Ｎ４接头最高三点弯曲强度分别提高至３３８．８和２０６９ＭＰａ,并对Ｓｉ３Ｎ４／Ｓｉ３Ｎ。接头的界面反应进行了分析     

渗钛Si3N4/Q235钎焊界面反应对接头强度的影响

说明了渗钛Ｓｉ３Ｎ４／Ｑ２３５钎焊界面反应与微观结构对接头强度的关系，并对各主要工艺因素对砂强度的影响规律进行了探讨，为渗钛陶瓷／金属钎焊规范的优化选择提供了试验及理论依据。     

反应层厚度对AI203／AgCuTi／Ti—6AI—4V接头强度的影响

通过保持一定钎焊温度,改变钎焊时间得到不同反应层厚度的ＡＩ２Ｏ３／ＡｇＣｕＴｉ界面。结合扫描电镜（ＳＥＭ）和力学试验结果,分析了反应层厚度对ＡＩ２Ｏ３／ＡｇＣｕＴｉ／Ｔｉ－６ＡＩ－４Ｖ接头强度的影响。结果表明：厚度为１．５μｍ时,接头强度达到最大值１２５ＭＰａ;厚度小于１μｍ,剪切试样沿反应层和ＡＩ２Ｏ３陶瓷界面断裂;大于３μｍ,沿反应层断裂,反应层厚度较薄时,接头强度取决盱界面强度和残余应力的大小;反应层厚度较厚时,接头强度取决于反应层自身强度和残余应力的大小。     

用Al-Zr和Al-V合金加压钎焊Si3N4陶瓷

用Ａｌ－４％Ｚｒ和Ａｌ－５％Ｖ合金真空加压纤焊Ｓｉ３Ｎ４陶瓷研究了压力对钎缝金属与接头强度的影响,结果表明,如果填充金属钎焊时处于固液双相区,适当加压既能减小钎缝宽度,又能改善钎缝组织,接头强度得到提高,但压力过大会影响陶瓷／钎缝金属界面结合降低接头强度。钎缝中含大量Ａ１３Ｚｒ或Ａｌ３Ｖ和Ａｌ６Ｖ的接头与用纯Ａｌ钎焊的接头相比,其高温性能得到明显改善。     

铝和铝合金钎焊蓝宝石接头的残余热应力有限元分析

为了较为精确地了解陶瓷焊接接头内的残余热应力分布及其在不同条件下的演变规律,以蓝宝石钎焊接头为研究对象,使用有限元方法模拟了其在不同的条件下的残余热应力分布。建立了蓝宝石钎焊接头的有限元模型,考察了使用纯铝和2024铝合金作为焊缝填充金属钎焊蓝宝石的接头残余热应力分布。同时模拟了焊后热处理对2024铝合金钎焊接头的残余热应力的影响。结果表明,纯铝作为填充金属的接头残余应力较小;2024铝合金作为填充金属的接头残余应力较大,热处理后的接头残余应力降低约50%~70%。在所有的情况下,最大的残余应力都出现在焊缝平面的边缘区域而非中心区域。     

Nb／Al2O3钎焊界面的网状分割效应

首次研究了在Ａｌ２Ｏ３陶瓷与金属Ｎｂ的钎焊面之间加入一层金属Ｍｏ网,可大幅度提高接头的焊接强度,经用Ｎｉ５１Ｔｉ４９和Ｃｕ５２Ｎｉ１８Ｔｉ３０两种钎料焊接,焊后强度均提高５０％以上,断裂特征由陶瓷中的大块破损转变为沿界面的混合型断裂。金属网的加入对钎料凝固收缩应力产生了分割相消的作用,从而有效降低了焊接接头的残余应力。     

Cu—Nu—Ti合金钎料对Si3N4陶瓷的润湿与连接

采用座滴法研究了Ｃｕ－Ｎｉ－（２７－５６）Ｔｉ合金（原子分数,％,下同）在Ｓｉ３Ｎ４陶瓷上的润湿行为。选用真空熔炼合金Ｃｕ３８Ｎｉ３０Ｔｉ３２和Ｃｕ３４Ｎｉ２７Ｔｉ３９作为钎料时,获得的Ｓｉ３Ｎ４／Ｓｉ３Ｎ４接头的强度不理想。     

活性元素Ti在Ni基钎焊合金／Si3N4界面上动态行为研究

通过润湿性试验研究了Ｎｉ－Ｔｉ合金及（ＢＮｉ－２＋Ｔｉ）合金中Ｔｉ在Ｓｉ３Ｎ４表面的动态行为。利用ＥＰＭＡ和Ｘ－Ｒａｙ技术,分析了Ｎｉ基钎焊合金与Ｓｉ３Ｎ４陶瓷间界面元素分布像及界面相产物。高温Ｎｉ基钎焊合金中Ｔｉ与Ｎｉ的亲合力很强,使合金中Ｔｉ难于向Ｓｉ３Ｎ４侧偏聚而失去活性。热力学计算表明合金中Ｔｉ与Ｓｉ３Ｎ４的界面反应不仅与反应吉布氏自由能△Ｇ有关,也与Ｔｉ在合金中扩散激活能及Ｓｉ３Ｎ４的分解能有关。     

陶瓷-金属钎焊接头残余应力的数值分析

采用热弹塑性有限元方法，在考虑了材料性能参数随温度变化和界面反应层的情况下，计算了陶瓷／金属钎焊接头残余应力的大小和分布。通过计算发现：陶瓷／金属接头在冷却过程中产生的径向应力和剪应力对接头的影响较小。而在陶瓷表面的边缘接近焊缝的位置产生了最大的轴向拉应力，它影响接头的载荷承受能力，并且由于40Cr的屈服强度比45钢的高，计算出的Si3N4／40Cr接头的应力峰值比Si3N4／45钢的高。陶瓷／钎料和陶瓷／金属的界面反应层虽然薄，但它也是影响陶瓷／金属接头残余应力大小和分布的一个重要因素。另外，选择合适的钎料层、中问层和钎焊压力都可以有效地减小残余应力的峰值。     

Si3N4复合陶瓷材料的微观组织和断裂机制

使用ＡＥＭ和ＨＲＥ他添加纳米ＳｉＣ颗粒和同时添加纳米ＳｉＣ颗粒及ＳｉＣ晶须的两种Ｓｉ３Ｎ４复陶瓷材料的微观组织和断裂机制。结果表明,部分ＳｉＣ颗粒分布在ＳｉＣ晶内,ＳｉＣ晶须分布在Ｓｉ３Ｎ４晶粒之间,ＳｉＣ颗粒和晶须与Ｓｉ３Ｎ４界面之间不存在第二相组织,非晶组织大多分布在Ｓｉ３Ｎ４三叉晶界。断裂裂纹主要沿晶界和相界面扩展,也可能穿过少数Ｓｉ３Ｎ４晶粒。当裂纹扩展遇到ＳｉＣ颗粒和／或ＳｉＣ晶须时,会     

不锈钢/Ag-Cu-Ti/钛合金钎焊接头残余应力模拟研究

采用热弹塑性有限元方法,在考虑了1Cr18Ni9Ti不锈钢和Ti-6Al-4V钛合金的主要热物理性能随温度变化的条件下,计算了1Cr18Ni9Ti不锈钢/Ag-Cu-Ti/Ti-6Al-4V钛合金钎焊接头中的残余热应力大小和分布。计算结果表明,σy在靠近界面的钛合金外表面一侧存在一个应力最大值,且该应力为拉应力,同时σx,τxy也在界面附近存在应力峰值;残余应力会导致钎焊接头在未达到许用强度的条件下产生断裂,和钎焊试验结果具有一致性。     

6061铝合金与可伐合金钎焊接头残余应力分析

为探究钎焊接头中残余应力分布问题,选用Au80Sn20/Sn63Pb37两种共晶钎料分别钎焊6061铝合金/4J34可伐合金基板,形成钎焊接头进行试验。选取不同的钎焊工艺参数(钎焊温度、钎焊时间等),以研究钎焊工艺对钎缝残余应力分布的影响规律,并进一步对残余应力进行数值模拟和研究。结果表明,残余应力均为拉应力,且靠近可伐合金侧钎缝的残余应力更高,钎焊接头在可伐合金侧钎缝更容易出现断裂;对于Au80Sn20钎料,在相同钎焊温度下,随着钎焊时间的增加,铝合金侧钎缝处的残余应力会略有增大;对于Sn63Pb37钎料,不同的钎焊温度和钎焊时间对数值结果影响不大。X射线残余应力实测结果与计算值的一致性良好,证明了模拟计算结果的正确性,为研究电子产品中轻质合金钎焊接头的可靠性提供了一种有效方法。     

CuNiTiB急冷钎料对Si3N4陶瓷的连接

经过急冷处理的Ｃｕ（５ ～２５）Ｎｉ（１６ ～２８） ＴｉＢ 钎料的组织比未经急冷处理的钎料更加均匀,有利于提高Ｓｉ３Ｎ４／Ｓｉ３Ｎ４ 接头的强度。当选用的钎料层厚度为４０ μｍ 和８０ μｍ 时, 接头的三点弯曲强度值分别达到４０２ ＭＰａ 和３８０ ＭＰａ 。分析了接头中元素Ｃｕ , Ｎｉ, Ｔｉ 的面分布。钎料层厚度大小影响接头的强度, 对其原因进行了探讨。     

金属间化合物提高陶瓷接头高温性能的作用

研究了连接过程中通过原位形成金属间化合物来提高Ｓｉ３Ｎ４陶瓷接头高温性能的可能性。研究了用Ｔｉ／Ｎｉ／Ｔｉ多层中间层在１０００－１１５０℃温度范围内以过渡液相连接Ｓｉ３Ｎ４陶瓷时Ｔｉ和Ｎｉ层厚度、连接时施加的压力以及连接温度与保温时间等因素对接头组织和强度（包括室温和高温强度）的影响规律。结果表明,在合理控制连接工艺和中间层金属厚度的条件下,可以通过原位形成金属间的获得室温和高温强度均较好的接头,     

Al2O3／SiC纳米陶瓷复合材料的强化机理

采用一次粒径分别为１０ｎｍ和１５ｎｍ的α－Ａｌ２Ｏ３和ＳｉＣ超细粉体,制备了Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣ纳米陶瓷复合材料,并研究了其强化机理,提出了内晶颗粒残余应力强化模型。该模型很好地解释了Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＣ纳米复合材料的强度和断裂方式随ＳｉＣ颗粒含量的变化规律。