Cu-Ni-Ti活性钎料钎焊Si3N4陶瓷的研究

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1、Cu-Ni-Ti活性钎料钎焊Si3N4陶瓷的研究11,2111易耀勇，邓振华，房卫萍，刘凤美，刘正林（1.广东省工业技术研究院焊接技术研究所，广州510650；2.中南大学材料科学与工程学院，长沙410083）摘要：活性钎焊以工艺简单、适用范围广、连接强度高等一系列优点成为陶瓷连接的研究热点。本文开发了一种Cu-Ni-Ti活性钎料，并研究钎焊工艺对其在Si3N4陶瓷润湿性和连接强度的影响。结果表明，随着钎焊温度的提高和保温时间的延长，Cu-Ni-Ti活性钎料在Si3N4陶瓷表面的铺展面积逐渐增大。钎焊工艺对接头连接强度的影响较大，在钎焊温度为1373K保温10min时，接头连

2、接强度达到最大值253.2MPa。关键词：Cu-Ni-Ti、活性钎焊、Si3N4陶瓷、润湿性、连接强度StudyonCu-Ni-Tiactivebrazing-filler-metalbrazingSi3N4ceramic(1.InstituteofWeldingTechnology,GuangdongGeneralResearchInstituteforIndustrialTechnology,Guangzhou510650,Guangdong；2.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,CentralSouthUniversity)A

3、bstract:Activebrazingisanresearchfocusofjoiningceramicstometals,becauseithasmanyadvantagessuchassimpleprocessandwildlyapplicableandhighjointstrength.TheeffectofbrazingprocessingonwettabilityandjointstrengthofCu-Ni-Tiactivebrazing-filler-metal/Si3N4ceramicwasstudiedintheexperiment.Theresults

4、showthat:withtheincreaseofbrazingtemperatureorbrazingtime,thewettingareaofCu-Ni-Tiactivebrazing-filler-metalinthesurfaceofSi3N4ceramicweregraduallyincreasing.Brazingprocessactingontheinterfacialreactionslayerthickness.Andthereisacloselyrelatedtojointstrengthandinterfacialreactionslayerthick

5、ness.Themaximumjointstrengthwas253.2MPawhenthebrazingprocessingwasthetemperatureof1373Kfor10minutes.Keywords:Cu-Ni-Ti、activebrazing、Si3N4ceramic、wettability、jointstrength0前言清洗吹干。各种原材料的配比严格按照钎料成分设计进行配料。采用WK-Ⅰ型非自耗真空电弧炉中进Si3N4陶瓷以其高强度、耐高温、耐腐蚀、抗磨行熔炼，反复熔炼多次以保证合金成分均匀。损、电绝缘等优异的性能使其在高温燃气轮机叶钎料在Si3N4陶

6、瓷上的润湿性实验参照片、装甲板、切割工具、轴承等领域有着广泛的应GB/T11364-2008《钎料润湿性试验方法》进行。Si3N4[1]用。但Si3N4工程陶瓷作为一个很有前途的材料也陶瓷片为热压复合陶瓷，规格为20mm×20mm×2有着其令人困扰的缺陷，Si3N4陶瓷硬而脆，塑性差，mm。钎料用量为50mg，Si3N4陶瓷表面用金刚石[2]不易加工成型。通过陶瓷/金属钎焊能很好的解决液研磨，将钎料和Si3N4陶瓷置于丙酮中超声波清此问题，目前在陶瓷/金属钎焊领域，活性钎焊以工洗10min，取出吹干。钎焊设备为VQB200型真空艺简单、适用范围广、连接强度高等一系列优点成钎焊

7、炉。先以12K/min的速率升温至873K，再以[3]为陶瓷/金属连接的研究热点。Ag-Cu-Ti是当前发10K/min的速率升温至设定的钎焊温度，钎焊完成展较为成熟的活性钎料，但其高成本、低熔点，使后以5K/min的速率降温至1073℃，再以10K/min用温度低于773K等缺陷严重降低了Si3N4工程陶瓷的速率降温至773K，最后随炉体冷却至室温，钎[4]﹣3在高温及恶劣环境下的工程应用价值。因此，开焊保温期真空度不低于5.0×10Pa。钎料在陶瓷上发一种低成本、高连接强度的高温活性钎料成为的铺展面