Mo/Ag互不固溶金属的纳米粉膜连接及Ag金属的近熔点高温结构研究

摘要

目前，包括Mo/Ag、Mo/Cu等在内的互不固溶金属连接主要方法为采用与两种待连接金属均固溶的第三种金属作为中间层，然后利用中间层与两种待连接金属的相互扩散来实现连接，也就是通常的扩散焊技术。然而第三种金属中间层的引入不仅改变了材料的成分而且容易产生影响材料特定环境使用的附加性能（如铁磁性），应寻找新的连接思路和方法。
　　针对上述的问题，本研究提出了一种粉膜连接思路。其过程如下：以Mo/Ag金属体系为研究对象，首先采用机械合金法+压延制备出Mo/Ag金属纳米粉膜以及仅采用压延制备出未经纳米球磨化的粉膜然后将两种金属粉膜作为中间层，在Ag金属的近熔点温度实现对互不固溶金属Mo/Ag的连接。除连接工艺之外，本研究还对连接机理进行了深入的探究，包括金属粉膜连接后的显微结构和Ag金属近熔点温度的高温结构等。取得的主要成果如下：
　　（1）在不引入第三方金属、不改变总体成分的情况下，采用 Mo/Ag金属粉膜实现了对 Mo/Ag金属的高强度连接，利用电子万能试验机、扭转试验机、电伺服疲劳实验机分别对粉膜的抗压缩性能、Mo/Ag连接件的抗拉伸、扭转以及弯曲的性能进行了测试。结果表明，未经纳米球磨化粉膜粉膜连接件力学性能较好，其抗拉强度为159.26MPa、抗扭转强度为257.75MPa、三点弯曲正应力值为836.35MPa。其中抗拉强度远大于张建等人采用 Ni作为中间层连接 Mo、Cu的结合强度，抗扭转强度与纯Ag所对应的的力学性能比较接近，而弯曲正应力值略大于纯Ag的三点弯曲正应力值，实现了互不固溶金属高强度的连接复合。而经过纳米球磨化粉膜连接件性能较差，其抗拉强度为77.10MPa、抗扭转强度为34.17MPa、三点弯曲正应力值为370.73MPa。力学性能与纯Ag所对应的的力学强度值相比较偏小，但同样实现了互不固溶金属的连接。
　　（2）高分辨透射电子显微镜(HRTEM)分析结果表明，Mo/Ag金属纳米粉膜内有大量的非晶形成，并且在非晶中镶嵌着畸变的晶格，表现为晶面间距大幅度变宽；同时存在着 Mo、Ag原子共存于畸变晶格的情况。而扫描电镜（SEM）观察和成分分析结果表明，金属纳米粉膜内部以及纳米粉膜与待连接金属均存在扩散；
　　（3）通过高温X射线衍射技术分别对纯Ag粉、球磨后的Mo/Ag粉以及Ag锭进行了近熔点温度的结构测试表征。结果表明：液态金属Ag中存在着具有中程序结构，在其降温凝固过程中，中程序结构遭到破坏，分裂后的中程序结构因缺失原子而给Mo原子提供扩散通道，Mo原子的扩散阻止了破坏的中程序结构的重新排列。这一过程导致形核的位垒增加，从而在凝固过程中形成非晶，而由Mo、Ag原子构成的新团簇结构，由于Mo、Ag原子大小尺寸不同，表现为一种畸变的结构，在非晶中可以析出，从而出现畸变的晶格，表现为晶面间距大幅度变宽。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2互不固溶金属的连接方法研究现状

1.3固态金属结构

1.4半固态金属的研究

1.5液态金属结构研究

1.6金属玻璃结构研究

1.7准晶材料结构

1.8研究背景及意义、研究内容和创新点

第二章Mo/Ag互不固溶金属的纳米粉膜连接工艺

2.1引言

2.2 实验原料及设备

2.3 实验方法与过程

2.4测试、表征方法

2.5结果与讨论

2.6本章小结

第三章Mo/Ag互不固溶金属的纳米粉膜连接机制

3.1引言

3.2 实验设备和方法

3.3实验过程

3.3测试、表征方法

3.4结果与讨论

3.5其他体系的扩展

第四章 银在其熔点附近范围内高温结构的研究

4.1引言

4.2 研究方法

4.3结果与讨论

4.4本章小结

结论

参考文献

发表论文及参加科研项目说明

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