低熔微晶玻璃钎料钎焊高体分SiCp/6063Al复合材料工艺及机理研究

摘要

高体积分数（50vol.％以上）碳化硅颗粒增强铝基复合材料（SiCp/Al）具备高比强度、低热膨胀系数和较高的尺寸稳定性，是一种理想的轻质热控元件及电子封装材料，在航空航天和军工领域具有广阔的应用前景。实现高体分SiCp/Al复合材料有效钎焊连接的关键是解决钎料的润湿问题。本文从高体分SiCp/Al复合材料表面的陶瓷性质出发，提出使用低熔微晶玻璃钎料在空气氛围下钎焊连接60vol.%SiCp/6063Al复合材料的工艺，同时利用阳极氧化工艺的辅助，改善玻璃钎料在复合材料表面的润湿性，以获得成型良好，可靠性高的钎焊接头。
　　对低熔微晶玻璃钎料进行DSC曲线测试，从而确定润湿和钎焊试验的温度范围。采用阳极氧化工艺，在SiCp/6063Al复合材料表面生长了厚度不均匀的氧化膜。润湿试验结果表明，表面氧化膜的存在可以提高玻璃钎料在SiCp/6063Al复合材料表面的润湿效果。同时，润湿温度的提高和保温时间的延长都可以在一定程度上促进润湿效果。在润湿温度450℃，时间10min的工艺参数下，玻璃钎料在SiCp/6063Al复合材料阳极氧化表面的润湿角为25°。当温度超过450℃，玻璃钎料中出现大孔径气孔。
　　使用玻璃焊膏，对表面阳极氧化后的SiCp/6063Al复合材料进行了空气中的钎焊连接，界面处有厚度不均匀的溶解扩散层出现，同时伴随着Al元素的微量扩散。使用熔炼的玻璃钎料片进行钎焊时，成功地消除了钎焊接头中的小孔径气孔。当钎焊温度450℃，保温时间30min时，使用微晶玻璃钎料片钎焊阳极氧化SiCp/6063Al复合材料，得到的钎焊接头剪切强度最大，为33MPa，相比未阳极氧化时提高了一倍。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长，因为钎焊接头中气孔数量、孔径的增加和玻璃钎料溶渗程度的增强，钎焊接头的剪切强度均呈现先上升后下降的趋势。

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第1章 绪 论

1.1 研究目的及意义

1.2 SiCp/Al复合材料连接的研究现状

1.3 SiCp/Al复合材料钎焊的研究现状

1.4 本课题的主要研究内容

第2章 试验材料、设备及方法

2.1 试验材料

2.2 试验设备及测试仪器

2.3 试验方法

第3章 低熔微晶玻璃钎料的性能测试及在SiCp/6063Al复合材料表面的润湿性研究

3.1 引言

3.2 低熔微晶玻璃钎料的特征温度测试

3.3 低熔微晶玻璃钎料钎焊SiCp/6063Al复合材料的可行性分析

3.4 低熔微晶玻璃钎料的相关性能测试

3.5 SiCp/6063Al复合材料表面的阳极氧化

3.6 玻璃钎料在SiCp/6063Al复合材料表面的润湿性研究

3.7 玻璃钎料中气孔形成的机制

3.8 本章小结

第4章 低熔微晶玻璃钎焊SiCp/6063Al复合材料的工艺及性能研究

4.1 引言

4.2 低熔微晶玻璃钎焊SiCp/6063Al复合材料接头的典型界面结构

4.3 工艺条件对钎焊接头界面的影响

4.4 玻璃钎料钎焊SiCp/6063Al复合材料接头的形成过程

4.5 工艺条件对钎焊接头性能的影响及断口分析

4.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢