一种多尺度联合提高高硬脆陶瓷基材料钎焊连接强度的方法_3

文档序号:9443753阅读:来源:国知局
B源引入到含Ti活性共晶钎料中是通过三种方式引入的;方式一:将B源和含Ti活性共晶钎料混合后进行球磨的方式将B源引入到含Ti活性共晶钎料中;方式二:通过多次熔炼的方式将B源引入到含Ti活性共晶钎料中;方式三:通过电镀、磁控溅射或电子蒸镀将B源引入到含Ti活性共晶钎料的外表面上。其他步骤与【具体实施方式】一至八相同。
[0072]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同点是:步骤一中所述的高硬脆陶瓷基母材为氧化物陶瓷基材料、碳化物陶瓷基材料、硼化物陶瓷基材料、氮化物陶瓷基材料和硅化物陶瓷基材料中的一种或其中几种的混合物;所述的氧化物陶瓷为Al2O3' ZrO2, ThO2, MgO, S12, CaO 或 Cr2O3;所述的碳化物陶瓷为 TiC, ZrC, WC、B 4C 或 SiC ;所述的硼化物陶瓷为TiB2、ZrB2S HfB 2;所述的氮化物陶瓷为AlN、TiN、BN或Si #4;所述的硅化物陶瓷为MoSi2。其他步骤与【具体实施方式】一至九相同。
[0073]采用以下实施例验证本发明的有益效果:
[0074]实施例一:一种多尺度联合提高高硬脆陶瓷基材料钎焊连接强度的方法是按以下步骤完成的:
[0075]一、高硬脆陶瓷基母材连接面表面处理:
[0076]利用飞秒(10 15S)激光打孔技术在高硬脆陶瓷基母材的连接面加工出阵列的盲孔,得到连接面具有阵列盲孔的高硬脆陶瓷基母材;对连接面具有阵列盲孔的高硬脆陶瓷基母材和连接件进行打磨,得到光亮的连接面具有阵列盲孔的高硬脆陶瓷基母材和光亮的连接件;使用丙酮对光亮的连接面具有阵列盲孔的高硬脆陶瓷基母材和光亮的连接件分别用丙酮进行超声波清洗4次,每次冲洗时间为lOmin,得到处理后的连接面具有阵列盲孔的高硬脆陶瓷基母材和处理后的连接件;
[0077]步骤一中所述的高硬脆陶瓷基母材为氧化物陶瓷基材料;所述的氧化物陶瓷基材料为Al2O3陶瓷;
[0078]步骤一中所述的连接件为T1-6A1_4V ;
[0079]步骤一中所述的超短脉冲激光打孔技术中超短脉冲激光的波长为1030nm、脉冲宽度为200fs、工作频率为100kHz、功率为0.1W、辅助气体压力为6bar、辅助气体为压缩空气;
[0080]步骤一中所述的高硬脆陶瓷基母材连接面上的盲孔的横截面为圆形,盲孔深度为0.18mm,盲孔的直径为0.05mm,盲孔的间距为0.15mm,盲孔的深度方向与高硬脆陶瓷基母材连接面切线方向垂直;
[0081]二、制备钎料粉体:
[0082]将B源引入到含Ti活性共晶钎料中,得到复合钎料粉体;
[0083]步骤二中所述的将B源引入到含Ti活性共晶钎料中是通过将B源和含Ti活性共晶钎料混合后进行球磨的方式将B源引入到含Ti活性共晶钎料中;
[0084]步骤二中所述的B源为TiB2粉末;
[0085]步骤二中所述的含Ti活性共晶钎料为T1-Cu钎料;所述的T1-Cu钎料中Ti元素与Cu元素的质量比为27:73 ;
[0086]步骤二中所述的复合钎料粉体中Ti与B的摩尔比为2.34:1 ;
[0087]三、制备复合钎料膏体:
[0088]向步骤二中得到的复合钎料粉体中加入松油醇和乙基纤维素,搅拌均匀,得到复合钎料膏体;
[0089]步骤三中所述的复合钎料粉体与松油醇的质量比为10:0.35 ;
[0090]步骤三中所述的复合钎料粉体与乙基纤维素的质量比为10:1 ;
[0091]四、涂覆:将步骤三得到的复合钎料膏体分别均匀涂覆在处理后的连接面具有阵列盲孔的高硬脆陶瓷基母材的连接面上和处理后的连接件的连接面上,将涂有复合钎料膏体的高硬脆陶瓷基母材和涂有复合钎料膏体的连接件相接触并对齐,得到装配好的待焊组件;
[0092]步骤四中所述的涂覆厚度为200 μ m ;
[0093]五、真空钎焊连接:
[0094]将装配好的待焊组件放置在真空钎焊炉中,再将真空钎焊炉抽真空至1X10 3Pa,再将真空钎焊炉以15°C /min的升温速率升温至800°C ;再在温度为800°C下保温lOmin,再将真空钎焊炉以10°C /min的升温速率从800°C升温至930°C,再在温度为930°C下保温lOmin,最后以5°C /min的冷却速率冷却至400°C,再以冷却速率为5°C /min冷却至室温,得到高强度高硬脆陶瓷基材料钎焊接头;即完成提高高硬脆陶瓷基材料钎焊连接强度的方法;
[0095]对比试验:常规平直界面和无增强相的钎焊的方法步骤如下:
[0096]一、高硬脆陶瓷基母材和连接件进行打磨,得到光亮的高硬脆陶瓷基母材和光亮的连接件;使用丙酮对光亮的高硬脆陶瓷基母材和光亮的连接件分别超声波清洗4次,每次lOmin,得到处理后的高硬脆陶瓷基母材和处理后的连接件;
[0097]步骤一中所述的高硬脆陶瓷基母材为Al2O3陶瓷;
[0098]步骤一中所述的连接件为T1-6A1_4V ;
[0099]二、制备钎料粉体:
[0100]对活性钎料进行球磨,得到钎料粉体;
[0101]步骤二中所述的活性共晶钎料为T1-Cu钎料;所述的T1-Cu钎料中Ti元素的质量分数为27%,Cu元素的质量分数为73% ;
[0102]三、制备钎料膏体:
[0103]向步骤二中得到的钎料粉体中加入松油醇和乙基纤维素,搅拌均匀,得到钎料膏体;
[0104]步骤三中所述的钎料粉体与松油醇的质量比为10:0.35 ;
[0105]步骤三中所述的钎料粉体与乙基纤维素的质量比为10:1 ;
[0106]四、涂覆:将步骤三得到的钎料膏体分别均匀涂覆在处理后的高硬脆陶瓷基母材的连接面上和处理后的连接件的连接面上,将涂有钎料膏体的高硬脆陶瓷基母材和涂有钎料膏体的连接件相接触并对齐,得到装配好的待焊组件;
[0107]步骤四中所述的涂覆厚度为200 μπι;
[0108]五、真空钎焊连接:
[0109]将装配好的待焊组件放置在真空钎焊炉中,再将真空钎焊炉抽真空至1X10 3Pa,再将真空钎焊炉以15°C /min的升温速率升温至800°C ;再在温度为800°C下保温lOmin,再将真空钎焊炉以10°C /min的升温速率从800°C升温至930°C,再在温度为930°C下保温1min,最后以5°C /min的冷却速率冷却至400°C,再以冷却速率为5°C /min的冷却至室温,得到高强度的高硬脆陶瓷基材料;即完成提高高硬脆陶瓷基材料钎焊连接强度的方法。
[0110]实施例一采用多尺度联合提高高硬脆陶瓷基材料钎焊连接强度的方法获得的高硬脆陶瓷基材料通过常温静载压剪实验(加载速率为0.5mm/s),测得剪切强度为195.57MPa ;而对比试验采用常规平直界面和无增强相的钎焊的方法获得的高硬脆陶瓷基材料在相同测试条件下的剪切强度仅为52.15MPa,即采用实施例一的方法获得的钎焊接头剪切强度与对比试验获得的钎焊接头提高了 275%。
[0111]图1为实施例一中得到高硬脆陶瓷基材料的纵截数码照片图;图1中I为高硬脆陶瓷基母材,1-1为盲孔;
[0112]图2
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