第33卷第12期 2012年12月
焊接学报
TRANSACTIONS OFTHE CHINA WELDINGINSTITUTION
Vol.33No.12 December 2012
用非晶针料加铜层连接Si3N的界面结构与强度
邹家生，左淮文，许祥平
（江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室，镇江212003）
摘要：采用TiZrCuB非晶钎料和铜箔中间层连接Si,N，陶瓷，研究了钎料成分和铜箔厚度对接头界面结构和抗弯强度的影响，结果表明，采用Ti40Zz25CuB0.2非晶钎料和 70μm铜箔中间层，在1323Kx×30min和0.027MPa压力下连接Si,N，网瓷，其接头抗弯强度最高为241MPa;Si,N，陶瓷连接接头界面反应层为TiN，界面微观结构为Si,N/ TiN/Ti-Si+α-Cu+Ti-Zr+Cu-Zr;改变中间层厚度可以调整反应层的结构和厚度：随铜
箔厚度增加，Ti-Si化合物层逐渐脱离TIN层被推向钎缝中心并细化呈颗粒状、关键词：非晶钎料；铜箔中间层；Si,N，陶瓷：界面结构；抗弯强度
中图分类号：TG453 0序言
文献标识码：A
文章编号：0253360X(2012)120005-04
邹家生
（以下称为Ti30，Ti35，T40，Ti45），经在丙酮中超声清洗后，按Si,N,/TiZrCuB/Cu/TiZrCuB/Si,N，形式
Si,N，陶瓷是一种很有前途的工程结构陶瓷材料，陶瓷/金属连接作为一项实用技术，要使陶瓷/ 金属连接构件在航空、原子能和汽车工业等领域苛刻的服役环境下作为重要的承载部件使用，就必须具有能满足工程要求的性能，包括连接强度（高温、常温静载强度和高温蛎变、高温疲劳强度）、断裂韧性、抗热震性和耐高温氧化耐腐蚀性能，目前国内外关于陶瓷/陶瓷、陶瓷/金属接头性能研究的重点也主要是常温静载强度[2]，接头强度采用常规试验如弯曲（四点和三点弯曲）、剪切、拉伸等
文中在结合目前国内外对Si,N,陶瓷连接的研究现状及存在间题的基础上[3,4),提出采用Ti-Zr-Cu-B非晶钎料和铜中间层的新方法连接Si,N陶瓷，并对连接强度、界面结构等进行了分析和讨论，
1试验方法
试验采用清华大学提供的热压复合Si,N。陶瓷，尺寸为19mm×19mm×7.94mm：TiZrCuB非晶钎料在中国科学院研制的HVDS-II高真空单辑甩带机上制得，选用Ti30Zr25CuB0.2，Ti35Zr25CuB0.2， Ti40Zr25CuB0.2.Ti45Zr25CuB0.2四种非晶钎料
收稿日期：2011-10-17
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50875117）：江苏高校优势
学科建设工程资助项目
万方数据
装配在钎焊专用夹具中连接，连接过程中真空度不低于1.5×10-2Pa.连接后将试样加工成3mm×4 mm×38mm的弯曲试样，在CMT5205电子万能试验机上测定接头的抗弯强度，试验参照国家标准 GB/T6569—2006精细陶瓷弯曲强度试验方法进行，抗弯强度值取六个试样的平均值，通过SEM，EDS，
XRD等微观手段分析接头界面结构和元素分布 2试验结果与分析
钎料成分和铜箔厚度对接头抗弯强度的影响
2.1
采用70um铜箱作为中间层，在钎焊温度1323 K、保温时间30min和0.027MPa压力下，分别采用上述四种非晶钎料连接Si,N，陶瓷的接头抗弯强度如图1所示，随T元素含量增加，接头抗弯强度先增加后降低，T元素含量40%时抗弯强度最高为 241MPa.分析认为TiZrCuB非晶钎料中的Ti为活性元素，随T元素含量的增加，钎舒料与陶瓷的界面反应加剧，有利于形成致密连续的界面反应层，从而提高接头强度：但T元素含量过高，则使界面反应层过度增厚且形成脆性Ti-Si化合物，反而使界面结合强度降低
铜箔作为金属中间层，太薄在钎焊过程中过早熔化，起不到对于Si,N，陶瓷和非晶钎料间的过渡作用，铜箔厚度过厚，在连接过程中反而形成过多的液相，形成的大量液相则在钎焊压力作用下被挤出