金属陶瓷与钢的钎焊连接技术研究

摘要

本文采用铜基钎料，实现Ti(C,N)基金属陶瓷和Mo2FeB2基金属陶瓷与45钢的真空钎焊连接，研究了钎焊工艺参数对接头的剪切强度的影响规律，并采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）等实验分析手段研究了Ti(C,N)基金属陶瓷/铜基钎料/45钢、Mo2FeB2基金属陶瓷/铜基钎料/45钢钎焊接头的界面产物和显微组织形貌以及元素分布。
　　本文首先综述了金属陶瓷的研究进展及其应用前景和近二十年金属陶瓷与钢连接技术的研究进展，并介绍了各种连接技术优缺点，同时介绍常用钎料的性能与优缺点，在此基础上提出本文的研究目的和意义。
　　采用自制铜基钎料，真空钎焊连接Ti(C,N)基金属陶瓷与钢，研究了主要工艺参数对接头剪切强度和显微组织的影响规律。最优工艺参数为1060℃和10min，此时，接头剪切强度达到195.3MPa，同时，在钎料与母材界面处形成一定厚度的扩散层，其中主要物相为（Cu,Ni）固溶体和（Fe,Ni）固溶体。
　　首次研究 Mo2FeB2基金属陶瓷与45钢的真空钎焊连接，结果发现，钎焊温度和保温时间对接头剪切强度的影响呈现抛物线型，在工艺参数为1020℃和20min时接头剪切强度达到240.5MPa，金属陶瓷粘结相向钎料层扩散，抑制钎料中元素扩散，并且降低金属陶瓷近钎料一侧的强度，是导致接头剪切强度下降的原因之一。
　　在自制铜基钎料的基础上，开发出多元合金铜基钎料，采用多元合金铜基钎料真空钎焊连接金属陶瓷与45钢，Ti(C,N)基金属陶瓷和Mo2FeB2基金属陶瓷与45钢的钎焊接头剪切强度分别提高到270.4MPa和275.7MPa，最优钎焊温度相应提高20℃。调整铜基钎料合金元素含量后，铜基钎料与两侧母材的元素扩散增强，钎焊接头剪切强度和使用温度提高，最后探索了金属陶瓷与钢的钎焊连接机理。

目录

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2 金属陶瓷的研究现状

1.3金属陶瓷与钢连接技术的研究进展

1.4 金属陶瓷与钢的钎焊研究进展

1.5钎料的研究进展

1.6本文的研究目的、内容和技术路线

第二章 试验材料及研究方法

2.1引言

2.2金属陶瓷的制备

2.3钎料与钢母材

2.4研究方法

2.5测试与分析

第三章 铜基钎料钎焊连接Ti(C,N)基金属陶瓷与45钢

3.1引言

3.2试验材料和方法

3.3主要工艺参数对钎焊接头剪切强度的影响

3.4主要工艺参数对钎焊接头显微组织的影响

3.5钎焊接头的元素分布

3.6钎焊接头的界面产物

3.7本章小结

第四章Mo2FeB2基金属陶瓷与45钢的真空钎焊连接

4.1引言

4.2试验材料和方法

4.3主要工艺参数对钎焊接头剪切强度的影响

4.4主要工艺参数对钎焊接头显微组织的影响

4.5钎焊接头的物相分析

4.6本章小结

第五章 多元合金铜基钎料钎焊连接金属陶瓷与45钢

5.1引言

5.2 多元合金铜基钎料的制备及分析

5.3接头制备方法

5.4主要工艺参数对钎焊接头剪切强度的影响

5.5钎焊接头显微组织的研究

5.6断口形貌分析

5.7金属陶瓷/铜基钎料/45钢真空钎焊界面的连接机理

5.8本章小结

第六章 全文总结

6.1主要结论

6.2本文创新点

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文