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TiCp/Ag-Cu-Ti复合针料膜制备及其在
SiC陶瓷连接上的应用
赵静”徐家跃刘岩吴西士张辉黄政仁
（上海应用技术大学材料科学与工程学院，上海201418；2.中国科学院上海硅酸盐研究所，上海201800）
摘要采用通用型流变仪研究分散剂种类及含量、粘结剂含量和浆料固含量对浆料流变性的影响；采用SEM、 EDS研究SiC接头的微观结构和相组成，探讨影响抗弯强度的因素。结果表明，分散剂麻油磷酸酯的质量分数为 5%、粘结剂PVB的质量分数为2.6%及固含量的体积分数为26%时，浆料流变性良好，复合钎料膜韧性好，增强体分布均匀。以此膜连接SiC陶瓷接头的微观结构结果表明，连接界面致密无缺陷，界面反应层厚度为0.9~1.5 um，增强体TiC均勾分散金属钎料基体中，与金属钎料无化学反应；TiC加人可提高连接部件的抗弯强度，而抗弯强度与反应层厚度关系密切，SiC连接部件最高抗弯强度为92MPa，面此时的反应层厚度为1.5μm。
关键词：复合钎料TiC陶瓷颗粒流延成型微观结构力学性能中图分类号：TG454
0序言
在某些特定的应用领域，如石油工业、微电子、航空航天、化工、运输和核能等，需使用具备高弹性模量、高热导率、耐腐蚀、低密度、耐高温、高硬度等性能优异的材料。在目前的材料体系中,SiC陶瓷被认为是最能满足这些特定应用需求的材料之一(1]。由于SiC陶瓷制备技术特点，很难研制大尺寸、复杂尺寸的部件，因此，陶瓷以及陶瓷基复合材料的连接技术显得尤为重要。目前，陶瓷连接使用较多的技术途径是钎焊和扩散焊(2)。而扩散焊连接存在着连接温度高、压力大、成本高、对设备要求高、中间层与母材难匹配以及接头高温强度波动较大等缺点，所以常常采用对陶瓷的适应性广、抗弯强度高、工艺简单的钎焊连接技术3]。钎焊连接主要呕待解决的两大问题：母材与钎料由于热膨胀系数不匹配而在接头处产生热应力和钎料对陶瓷表面的润湿性较差(5)。针对钎料难润湿陶瓷表面的间题，目前，采用含有活性元索如：Ti，V，Co等实现了陶瓷与陶瓷、陶瓷与金属的连接，有效地解决了钎料对陶瓷润湿性差的问题[)。其中Ag-Cu-Ti系钎料是应用最广泛钎料之一，而对于母材与钎料由于热膨胀系数不匹配而在接头处产生较大的热应力问题，通过在钎料中掺杂热膨胀系数较小、弹性模量较高的陶瓷颗粒如
收稿日期：20160726 52
2017年第3期万方数据
SiC陶瓷颗粒，或者金属颗粒如W颗粒等制备复合针料可以得到有效缓解。目前复合钎料制备技术有两种：一种是将粉状钎料与掺杂颗粒通过机械混合以膏状涂敷在母材待钎焊面；另一种是将陶瓷颗粒与金属颗粒混合、干燥、过筛后干压成薄片用于陶瓷的连接。上述两种方法中存在复合钎料片厚度过大（干压薄片方法)以及复合钎料涂层厚度无法精确控制的难题，针对以上问题，文中将陶瓷成形技术中广泛应用的流延成型技术引人到陶瓷颗粒增强复合钎料的制备技术中。采用流延成型技术制备复合钎料的优点主要体现在：①复合钎料膜的厚度可以介于30~500μm之间，并且可以精确控制；②复合钎料膜中陶瓷颗粒可以做到均匀分散：③钎焊连接操作非常方便。但传统的流延成型技术也有其缺点，主要是有机物含量过高，过高的有机物在后续钎焊过程中挥发会影响真空度，同时可能在连接接头处产生孔洞、裂纹等缺陷。因此控制流延成型技术中有机物的含量，是该研究的重要目标之一。通过将高弹性模量和低膨胀系数的TiC颗粒添加到Ag-Cu-Ti基体中，制备厚度均匀可控、增强体分布均匀的复合钎料膜，再将复合钎料膜应用于碳化硅陶瓷的钎料连接中，考察复合钎料膜的作用与连接机理。
1试验材料及方法
1.1TiC颗粒增强Ag-Cu-Ti基复合钎料的制备
选用原料为Ag粉、Cu粉、Ti粉、TiC粉（平均尺寸2