收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Al_2O_3陶瓷的反应金属化及其与5A05合金扩散钎焊机理研究

王颖  
【摘要】: Al_2O_3陶瓷与铝合金复合构件在电力电子、航空航天、能源交通等领域具有广阔的应用前景。但是,Al_2O_3陶瓷与铝合金本身都是焊接性较差的材料。二者的连接不仅要解决陶瓷润湿性差、接头残余应力大等陶瓷与金属连接的共性问题,而且受铝合金熔点的限制,目前陶瓷与金属连接常用的活性钎焊方法不能使用。本文针对Al_2O_3陶瓷与铝合金高致密封接的迫切要求,提出了Al_2O_3陶瓷先反应金属化再与铝合金扩散钎焊的连接方法,研究接头形成机理,实现了接头成型的精确控制,获得了高质量的Al_2O_3陶瓷与5A05铝合金连接结构。 Al_2O_3陶瓷反应金属化,即在Al_2O_3陶瓷待连接表面预置反应金属(含有可与陶瓷反应的活性元素及可与Al发生共晶反应的元素),利用活性元素与陶瓷的反应实现金属化层与陶瓷的结合。以反应金属化后外层金属固溶体为中间层,实现反应金属化的Al_2O_3陶瓷与5A05铝合金的扩散钎焊。 反应金属化是实现Al_2O_3陶瓷与5A05铝合金高致密封接的第一步。为获得良好的反应金属化质量,从材料设计和工艺控制两方面入手,设计反应金属成分,考察工艺参数的影响。确定了反应金属的添加形式为TiH_2+AgCu共晶+B混合粉末,合适的B含量为0.9~2.3wt.%,相应Ti含量为5.8~12wt.%。较佳的反应金属化温度为880~900℃,反应金属化时间5~20min,形成Al_2O_3陶瓷/Ti_3Cu_3O/Ag(s.s)+Cu(s.s)+TiB+Ti-Cu化合物的反应金属化结构。 反应金属化后陶瓷侧界面反应层的厚度直接影响Al_2O_3陶瓷与5A05铝合金接头的性能,反应层不连续或是厚度太小,不足以形成良好的连接,不能保证界面的致密,厚度太大,则反应层自身会产生缺陷,造成性能下降。在分析Al_2O_3陶瓷反应金属化物理过程的基础上,建立了工艺上可控参数(如反应金属成分、添加量,反应金属化温度、时间等)与界面反应层及外层金属厚度之间的关系,为整个连接过程的控制迈出第一步。 在反应金属化后的Al_2O_3陶瓷与5A05铝合金扩散钎焊过程中,必须控制5A05铝合金的溶解量。溶解量太小,去膜动力不足,铝合金表面氧化膜就会成为连接的障碍,造成接头不致密;溶解量太大,又会导致接头溶蚀,特别是对于本课题中的薄壁铝管,甚至会造成铝管的蚀穿。由于TiB不与铝合金发生反应,所以实现5A05铝合金扩散钎焊的中间层是反应金属化Al_2O_3陶瓷外层中的Ag、Cu基固溶体。以5A05/AgCu/5A05体系作为研究对象,阐明铝合金扩散钎焊的物理过程,建立5A05铝合金溶解量的数学模型,为反应金属化Al_2O_3陶瓷与5A05铝合金的扩散钎焊提供理论指导。 在共晶温度附近将Al-Cu-Ag三元体系处理为Al-AgCu伪二元体系。结合Al-Cu-Ag三元相图,得到共晶温度附近Al元素的浓度分布。根据扩散定律及物质的连续性方程,分析了5A05母材/AlCuAg液相界面和AlCuAg液相/AgCu中间层界面的移动,建立了5A05铝合金的溶解量与扩散钎焊温度、保温时间以及中间层厚度的关系模型。 在分析Al_2O_3陶瓷反应金属化以及5A05铝合金扩散钎焊的基础上,以反应金属化外层金属固溶体厚度与扩散钎焊所需中间层厚度之间的关系为桥梁,提出了Al_2O_3陶瓷与5A05铝合金高致密封接过程连接参数的优化原则及方法。从Al_2O_3陶瓷与5A05铝合金结构件的性能要求、结构形式出发,以控制Al_2O_3陶瓷侧界面反应层厚度及5A05铝合金溶解厚度为目的,合理选择反应金属成分、添加量、反应金属化温度、反应金属化时间以及扩散钎焊温度、扩散钎焊时间等参数,对Al_2O_3陶瓷与5A05铝合金结构件进行连接。获得了各项性能指标满足课题要求的结构件。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG454

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 赵磊;SiO_(2f)/SiO_2复合材料与Invar合金的钎焊接头界面结构及形成机理[D];哈尔滨工业大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李国斌,赵宝荣,高平,葛朝晖,武仲河;离子注入改进陶瓷表面可焊性机理分析[J];兵器材料科学与工程;2001年04期
2 朱定一,王永兰,金志浩;含Ti钎料与Al_2O_3界面反应的机理及热力学计算[J];兵器材料科学与工程;1998年02期
3 崔永丽,江利;陶瓷二次金属化镀镍工艺研究[J];表面技术;2002年04期
4 张玮,高平,杨海龙;镍离子注入Al_2O_3/1Cr18Ni9Ti钎焊界面成分分析[J];包头钢铁学院学报;2000年03期
5 谷新,王周成,林昌健;陶瓷表面化学镀的前处理工艺新进展[J];材料保护;2003年09期
6 楚建新,林晨光,叶军;陶瓷-金属连接活性钎料的研究与发展[J];材料导报;1994年01期
7 吴铭方,于治水,蒋成禹,祁凯,程晓农;反应层厚度对Al_2O_3/AgCuTi/Ti-6Al-4V接头强度的影响[J];稀有金属材料与工程;2000年06期
8 楚建新;林晨光;;陶瓷与金属活性法连接现状及发展[J];电子工艺技术;1991年03期
9 高陇桥;陶瓷—金属封装中的二次金属化技术[J];电子工艺技术;2002年04期
10 任呈强,谢发勤;电子陶瓷化学镀及应用[J];电子工艺技术;2003年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王颖;Al_2O_3陶瓷与Kovar合金钎焊工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张维维;赵成林;李广帮;王丽娟;;ANS-OB精炼终点温度预报模型[J];鞍钢技术;2010年02期
2 王晶;;L波段有源微波组件低温真空钎焊工艺研究[J];安徽科技;2011年10期
3 王洪斌;马鹏程;赵红阳;;双辊铸轧超高强铝合金有限元数值模拟[J];辽宁科技大学学报;2011年01期
4 杨涤心;无压自渗制备金属基复合材料的工艺研究[J];兵器材料科学与工程;2001年04期
5 陈显明;罗承萍;刘江文;李文芳;;镁合金微弧氧化热力学和动力学分析[J];兵器材料科学与工程;2006年03期
6 张桂敏;张安富;雷家珩;;ZrO_2陶瓷表面化学镀镍沉积机理分析[J];兵器材料科学与工程;2007年01期
7 王少刚;刘红霞;;SiC_p/101Al复合材料的氩气保护炉中钎焊[J];兵器材料科学与工程;2009年02期
8 俞晓东;傅仁利;井敏;何洪;宋秀峰;;铝和氧化铝的润湿性及氧化铝陶瓷敷铝基板[J];兵器材料科学与工程;2009年04期
9 陈小明;宋仁国;任建平;李杰;张宇;何源;;“双峰”时效对7175合金Mg晶界偏析及性能的影响[J];兵器材料科学与工程;2009年05期
10 王鑫鑫;刘伟东;屈华;陈超;;V对Al_(12)Fe_3Si影响的价电子理论研究[J];兵器材料科学与工程;2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 时兵;;先进封装形式μBGA、CSP的回流焊接技术[A];第二届全国青年印制电路学术年会论文汇编[C];2002年
2 李大乐;史建卫;钱乙余;李忠锁;;无铅化电子组装中的氮气保护[A];2004中国电子制造技术论坛——电子整机无铅化焊接技术学术研讨会论文集[C];2004年
3 桑培歌;李传文;;软钎焊在半导体光电器件封装中的应用[A];2004中国电子制造技术论坛——电子整机无铅化焊接技术学术研讨会论文集[C];2004年
4 梁宁;田艳红;宫继承;;铝合金微波组件真空钎焊技术的应用研究[A];制造业数字化技术——2006中国电子制造技术论坛论文集[C];2006年
5 冯丽芳;闫焉服;郭晓晓;赵培峰;宋克兴;;BiSbCuSn高温无铅软钎料物理性能及润湿性能研究[A];2008中国电子制造技术论坛论文集[C];2008年
6 史建卫;许愿;柴勇;;电子组装材料润湿性评价方法-润湿平衡测试法[A];2008中国电子制造技术论坛论文集[C];2008年
7 韩跃新;刘杰;李艳军;张淑敏;赵庆杰;;临江式铁锰矿石深度还原—高效分选技术研究[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
8 周国红;张海龙;张昭;王士维;;碳纤维补强氧化锆基复合材料的制备及其力学性能[A];中国空间科学学会空间材料专业委员会2011学术交流会论文集[C];2011年
9 孙振宇;冯彦波;聂波;赵刚;田妮;李瑞峰;;2A12铝合金均匀化处理工艺研究[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
10 甄强;崔园园;余敬世;张中伟;王金明;许正辉;;低烧蚀(后同)碳/碳复合材料中组分的化学设计[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡春波;1050铝合金形变和再结晶过程中的织构演变研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
2 黄芳;高镁磷尾矿回收利用磷、镁的应用基础研究[D];昆明理工大学;2010年
3 起华荣;A356合金熔体调控对流动性的影响机理研究[D];昆明理工大学;2009年
4 陈敬超;反应合成银氧化锡复合材料的合成机制与性能研究[D];昆明理工大学;2009年
5 梅向阳;真空定向凝固法去除硅中金属杂质和晶体生长控制的研究[D];昆明理工大学;2010年
6 高惠民;云母颜料制备及其机理研究[D];武汉理工大学;2010年
7 荀涛;清洁强流真空二极管相关技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 杨林;用叶蜡石和金红石制备Sialon-TiNC及其在出铁沟浇注料中的应用研究[D];中国地质大学(北京);2011年
9 计海涛;Al-Mg系合金挤压加工变形及低周疲劳行为研究[D];沈阳工业大学;2010年
10 车欣;Al-Si-Cu-Mg-(RE)系铸造铝合金的疲劳行为及其损伤机理[D];沈阳工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁峰;瞬时液相扩散连接及其热应力有限元模拟研究[D];河南理工大学;2010年
2 郭世敬;不同参数下12Cr1MoV瞬时液相扩散连接接头组织与性能变化研究[D];河南理工大学;2010年
3 王茜;时效处理对快速凝固Cu-Cr合金组织性能的影响[D];河南理工大学;2010年
4 赵火平;原位合成TiB_2/Al-4Cu复合材料组织和性能的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 徐蕙;CuO薄膜和Cu/TiO_x复合薄膜的制备与表征[D];浙江理工大学;2010年
6 易成;退火工艺对铸轧5052铝合金组织和性能的影响[D];郑州大学;2010年
7 王岩;Ca、Sr对AS21合金组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
8 王家华;层状陶瓷Ti_3AlC_2的制备及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 林爽;低温前驱体裂解法合成碳化硼粉体的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 逄锦程;Al-Pb合金组织性能及高温变形行为研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 肖永栋,刘红影,方晓敏;新型无机烧蚀材料的性能及潜在用途[J];玻璃钢/复合材料;2002年02期
2 苏震宇,周洪飞;天线罩用耐高温复合材料的研究[J];玻璃钢/复合材料;2005年06期
3 周燕;邓诗峰;黄发荣;杜磊;李仲平;;磷酸盐基复合材料中石英纤维的表面处理[J];玻璃钢/复合材料;2009年02期
4 沈强;陈斐;闫法强;张联盟;;新型高温陶瓷天线罩材料的研究进展[J];材料导报;2006年09期
5 刘成有;润湿现象的解释[J];重庆师范学院学报(自然科学版);2000年S1期
6 齐共金,张长瑞,王思青,胡海峰,曹峰;高超音速导弹天线罩关键技术[J];导弹与航天运载技术;2005年01期
7 曹运红;用于导弹雷达天线罩的材料、工艺现状及未来发展趋势[J];飞航导弹;2005年05期
8 邢建申;王树彬;张跃;;石英纤维析晶行为[J];复合材料学报;2006年06期
9 甄强;张大海;王金明;王廷云;;石英纤维热损伤机制[J];复合材料学报;2008年01期
10 唐朝碧;;陶瓷—金属封接中的低银活性钎料试验[J];分析仪器;1982年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李松;电子封装焊料润湿性的研究[D];华中科技大学;2006年
2 秦优琼;C/C复合材料与TC4钎焊接头组织及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
3 刘多;基于AgCu/Ni中间层的SiO_2陶瓷与TC4钛合金钎焊工艺及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 童巧英;在线液相渗透连接C/SiC复合材料的显微结构与性能[D];西北工业大学;2003年
2 汪清;C/SiC复合材料连接接头应力与破坏形式数值分析[D];西北工业大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李国斌,赵宝荣,高平,葛朝晖,武仲河;离子注入改进陶瓷表面可焊性机理分析[J];兵器材料科学与工程;2001年04期
2 朱定一,王永兰,金志浩;含Ti钎料与Al_2O_3界面反应的机理及热力学计算[J];兵器材料科学与工程;1998年02期
3 姜晓霞;如何正确认识化学镀镍高新技术——兼论目前国内化学镀镍市场的一些问题[J];中国表面工程;2001年01期
4 张玮,高平,杨海龙;镍离子注入Al_2O_3/1Cr18Ni9Ti钎焊界面成分分析[J];包头钢铁学院学报;2000年03期
5 王慧,曾令可,吴建青,尹虹;陶瓷材料表面改性技术研究的现状及展望[J];材料保护;2000年11期
6 李兵,魏锡文,张朝阳,郑昆;非金属材料化学镀镍活化工艺研究[J];材料保护;2001年02期
7 谷新,王周成,林昌健;陶瓷表面化学镀的前处理工艺新进展[J];材料保护;2003年09期
8 邹贵生,任家烈,吴爱萍,彭真山,曾文军;Al及其合金作钎料或中间层连接陶瓷—金属[J];材料导报;1999年02期
9 阴生毅;化学镀镍Si_3N_4陶瓷与金属钎焊接头的分析[J];材料科学与工艺;2000年01期
10 王大勇,冯吉才,刘会杰,李卓然;Al_2O_3/Cu/Al扩散连接工艺参数的优化[J];材料科学与工艺;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 康慧;胡刚;曲平;;铝合金真空钎焊的发展[A];第十次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈建林,陶志宁,王炳坤;粉煤灰中铝盐提取的研究[J];环境导报;1994年04期
2 葛启录,高增森,雷廷权,焦炜光;热压Al_2O_3-ZrO_2(6mol%Y_2O_3)陶瓷复合材料的组织性能研究[J];硅酸盐通报;1995年02期
3 张谦温,张菡,刘新香,朱起明;Al_2O_3-TiO_2为载体的前加氢催化剂研究[J];石油化工;2000年06期
4 王丽,段心翠;铁精粉中Al_2O_3的快速测定—铬天青S光度法[J];山东冶金;2000年02期
5 李月明,周健儿,顾幸勇,马光华;溶胶—凝胶法制备Al_2O_3纳米粉[J];中国陶瓷;2002年05期
6 罗玉长,胡绳兴;富Al_2O_3区域Al_2O_3-Na_2O-CaO-SrO系固态反应的研究[J];齐鲁石油化工;1998年03期
7 马宗义,吕毓,雄毕敬;反应物形态对原位生长陶瓷粒子增强铝基复合材料微观结构和拉伸性能的影响[J];金属学报;1999年01期
8 纪媛,刘江,吕哲,刘英梅,宋彦彬,何岚鹰,苏文辉;掺入Al_2O_3对固体氧化物电解质材料YSZ性能影响的研究[J];功能材料;2000年S1期
9 赵密,郭英奎,宁志良,俞泽民;Al_2O_3陶瓷透光性的研究[J];哈尔滨理工大学学报;2000年02期
10 刘耀辉,何镇明,于思荣,陈秉聪,李庆春;Al_2O_3/Al-4.5Cu-Ce合金复合材料的界面现象[J];复合材料学报;1992年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 范晓丹;张襄楷;徐廷献;;烟气脱硫用γ-Al_2O_3复合膜的制备与表征[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年
2 贺辛亥;王俊勃;申明乾;秦辉;杨敏鸽;付翀;;生物模板法制备Al_2O_3遗态陶瓷[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第3分册)[C];2010年
3 季凌飞;陈晓川;鲍勇;闫胤洲;蒋毅坚;;Al_2O_3电子陶瓷基板无切面条纹激光精细切割技术研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
4 張合;藍胄偉;卓清松;;Al_2O_3奈米颗粒润滑油应用于气压缸之摩擦特性分析[A];第六届海峡两岸超微颗粒学术研讨会论文集[C];2009年
5 祝刚;王金渠;李邦民;;在α-Al_2O_3陶瓷管上P型沸石膜的合成及表征[A];中国膜科学与技术报告会论文集[C];2003年
6 游佩青;楊榮澤;陳智成;顔富士;;堆积密度对θ-至α-Al_2O_3相转换过程临界晶径之影响[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
7 丁宏秋;胡彦杰;李春忠;;多重射流燃烧反应器制备Al_2O_3纳米颗粒及其结构调控[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
8 郑吉红;洪学勤;雷中兴;田先明;王志强;姚亚双;;ρ-Al_2O_3与纯铝酸钙水泥结合的刚玉质浇注料性能的比较[A];2011全国不定形耐火材料学术会议论文集[C];2011年
9 蔡定侃;江安洲;唐哲偉;林隆煦;許喬茵;方昭訓;;无电镀复合镀制备Al_2O_3-黑镍太阳光选择性复合膜之光学性能[A];中国颗粒学会第七届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2010年
10 肖伶俐;周继承;孙若力;;微波高温煅烧制备纳米α-Al_2O_3的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第4分册)[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 张学全;上海266项重大成果获科技进步奖[N];大众科技报;2001年
2 张学全 刘加勇;重视科技创新加快成果转化[N];新华每日电讯;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王颖;Al_2O_3陶瓷的反应金属化及其与5A05合金扩散钎焊机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 黄康明;Al_2O_3陶瓷基层状复合材料的制备和性能研究[D];华南理工大学;2011年
3 周咏辉;Al_2O_3基纳米复合陶瓷刀具材料的研制及切削性能研究[D];山东大学;2009年
4 王赫莹;热镀锌锅内壁陶瓷涂层制备及其耐锌蚀机理的研究[D];沈阳工业大学;2007年
5 苏兴华;α-Al_2O_3和MgAl_2O_4纳米颗粒的制备与表征[D];兰州大学;2010年
6 高庆福;纳米多孔SiO_2、Al_2O_3气凝胶及其高效隔热复合材料研究[D];国防科学技术大学;2009年
7 刘惠平;新型介孔Al_2O_3的制备、表征及负载Pt催化剂的催化加氢性能研究[D];华东理工大学;2010年
8 卢琪;电气石/Al_2O_3复合材料的制备及其红外辐射性能研究[D];中国地质大学(北京);2011年
9 李艳征;Al_2O_3基梯度纳米复合陶瓷刀具的研制及切削性能研究[D];山东大学;2011年
10 陈玮;α-Al_2O_3形成过程显微结构演变及其调控[D];中南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李鸿杰;纳米Al_2O_3颗粒增强铝基复合材料力学性能的研究[D];中北大学;2011年
2 张莉;α-Al_2O_3粉体的廉价制备及性能研究[D];武汉科技大学;2012年
3 赖欣;Al/α-Al_2O_3界面裂纹扩展的分子动力学模拟[D];武汉理工大学;2010年
4 宋万仓;金属基不锈钢表面上Al_2O_3涂层的制备[D];大连理工大学;2010年
5 冀成庆;基于CaO-SiO_2-FetO-Na_2O(Al_2O_3)渣系的中高磷铁水脱磷动力学研究[D];重庆大学;2010年
6 李森;Al_2O_3陶瓷基片制备及蓝宝石扩散连接工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 魏琛娟;Na_3AlF_6-K_3AlF_6AlF_3熔体初晶温度、Al_2O_3溶解度及惰性阳极低温电解工艺研究[D];中南大学;2011年
8 罗升;在石英和多孔α-Al_2O_3基体上制备碳纳米管膜[D];天津大学;2010年
9 陶占春;Al_2O_3陶瓷化学机械磨削用磨具的研制及性能研究[D];大连理工大学;2010年
10 徐兵;Al_2O_3溶胶的制备及其应用研究[D];武汉科技大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026