多孔Si3N4与致密Si3N4陶瓷的连接工艺与机理研究

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1、硕士学位论文多孔Si3N4与致密Si3N4陶瓷的连接工艺与机理研究JOININGTECHNOLOGYANDMECHANISMOFPOROUSSi3N4CERAMICANDDENSESi3N4CERAMICJOINTS王鑫华哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TQ404学校代码：10213国际图书分类号：621.791.05密级：公开工程硕士学位论文多孔Si3N4与致密Si3N4陶瓷的连接工艺与机理研究硕士研究生：王鑫华导师：刘春凤副教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业

2、大学ClassifiedIndex:TQ404U.D.C:621.791.05DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringJOININGTECHNOLOGYANDMECHANISMOFPOROUSSi3N4CERAMICANDDENSESi3N4CERAMICJOINTSCandidate：WangXinhuaSupervisor：AssociateProf.LiuChunfengAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpeciality：Mate

3、rialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialSci.&Eng.DateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要多孔Si3N4陶瓷是体内具有大量相通或是闭合气孔的一种集结构与功能于一体的陶瓷材料。凭借其低介电、抗氧化、抗热震性能，广泛用作航天透波材料。本文采用了RE2O3(RE=Yb，Y或Nd)-A2O3-SiO2-Si3N4混合粉末原位形成β-sialon/玻璃中间层

4、连接多孔Si3N4与致密Si3N4陶瓷，研究了焊料中掺杂不同的稀土元素以及焊接工艺参数对接头组织和性能的影响规律，分析了焊缝中的相形成过程并探讨了界面结合机制；通过高温力学、高温氧化、热震性能的评价了接头高温损伤行为。结果发现，Yb(或Nd)-β/玻璃复合焊料在1600℃下保温30min，施加0.8MPa连接压力所得连接接头室温四点弯曲强度均达到最大值，分别为88MPa和158MPa。Y-β/玻璃复合焊料在1650℃下保温30min，施加0.8MPa连接压力所得连接接头室温四点弯曲强度最佳，为103MPa。升高连接温度或延长保温时间，可以促进焊缝内产

5、生β-Sialon相，但是会造成大量玻璃液相向多孔陶瓷一侧浸渗。连接温度过低或保温时间短，焊缝致密化程度下降，接头强度较低。降低连接压力可以缓解玻璃相向多孔陶瓷内的浸渗，但是会使连接强度下降。将1500℃较低温度下保温15min，加压0.8MPa所得接头进行1550℃保温30min无压热处理，可有效缓解玻璃相向多孔Si3N4陶瓷一侧浸渗的现象，但是与直接连接时最佳接头相比，接头强度较低。提高热处理温度至1600℃，接头强度提高，但是玻璃相向多孔Si3N4陶瓷内浸渗又会加剧。对RE(Yb，Y或Nd)-β/玻璃复合焊料在1600℃下保温30min，施加0

6、.8MPa连接压力直接连接的多孔Si3N4与致密Si3N4陶瓷接头进行高温性能研究发现，在1000℃测试温度下，三种连接接头的三点弯曲强度分别为22MPa，52MPa，81MPa。接头的抗氧化能力进行测试，发现经过1200℃氧化12h，连接接头均未见明显氧化层，但接头氧化表面发现有裂纹出现。Nd-β/玻璃复合焊料连接接头表面裂纹最轻，其剩余强度也最高为14MPa。连接接头抗热震性研究发现，温差T=1170℃下热震8次后，Nd-β/玻璃复合焊料连接接头表面出现轻微裂纹，残余强度最高，为13MPa。关键词：多孔Si3N4陶瓷，致密Si3N4陶瓷，氧氮玻

7、璃连接技术，连接I哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractPorousSi3N4isastructuralandfunctionalceramicmaterialwithalargenumberofconnectedorclosedholes.Bymeansofitslowdielectric,anti-oxidation,thermalshockperformance,ithasbeenwidelyusedasaerospacewave-transparentmaterial.PorousSi3N4wasjoinedtodensifiedSi3N

8、4usingRE2O3(RE=Yb,YorNd)-Al2O3-SiO2-Si3N4mixedpowdersa