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碳化硅(SiC)陶瓷具有高温强度高、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数(CTE)小、硬度高以及抗热震性能优异等优良特性,广泛地应用于航空航天、核能、机械、石油、光学、集成电路等领域,常通过钎焊进行连接以扩展其应用。活性元素(Ti、Cr、Zr、V等)在陶瓷润湿和钎焊过程中具有决定性作用,采用活性钎焊能获得良好的钎焊接头,但往往面临钎料成分不均匀、接头金属间化合物过多的问题。此外,陶瓷原始表面组织结构对后续钎料在陶瓷表面的润湿铺展及钎焊接头界面组织和性能具有重要影响。基于此,本文提出采用表面活化钎焊方法实现SiC陶瓷的连接。首先,研究了直接钎焊和表面活化钎焊SiC陶瓷接头界面组织和抗剪性能。Ag Cu Ti钎料直接钎焊SiC陶瓷获得的接头界面反应层存在分层现象,接头最大抗剪强度为17.9MPa。经活性膜(Ti、Cr)沉积活化后,采用Ag Cu非活性钎料能成功实现SiC的钎焊连接,最大抗剪强度分别为26.1MPa和29.6MPa。SiC经50ke V、1×1017/cm~2的Ar离子轰击处理,采用Ag Cu Ti钎料钎焊形成的接头界面反应层未出现分层现象,其接头典型界面组织为SiC/Ti C+Ti5Si3混合反应层/少量Ti Cu粒子的Ag(s,s)+Cu(s,s)共晶组织/Ti C+Ti5Si3混合反应层/SiC,钎焊接头抗剪强度为30.9MPa。对离子轰击活化钎焊SiC接头界面进行HRTEM分析,接头中SiC/Ti5Si3界面、SiC/Ti C界面的晶格失配率分别为0.27%、0.31%,为低应变能的半共格界面;Ti C/Ti5Si3界面的晶格失配率为6.7%,其值比SiC直接钎焊接头中Ti C/Ti5Si3界面的晶格失配率低,表明离子轰击能有效改善钎焊接头的界面连接质量。表面活化钎焊大幅提高了SiC陶瓷接头性能,其中,离子轰击活化钎焊更具潜力,其获得接头界面组织和抗剪性能均有明显改善。基于离子轰击活化钎焊对接头界面反应层和性能的影响,研究了Ar离子轰击参数对SiC陶瓷近表面显微组织及性能的影响。在60ke V下,随剂量从1×1014/cm~2提高到1×1017/cm~2,在SiC陶瓷表面发生了由生成SiCx(x<1)相到产生非晶层的过程;随偏压增加,非晶层厚度增加,表面粗糙度呈下降趋势。在50ke V、1×1017/cm~2的Ar离子轰击下,SiC表面硬度和弹性模量值分别从21.3GPa、388.9GPa下降到11.5GPa和277.8GPa,下降幅度分别为46%和28.6%;SiC表面能由37m J/m~2增加到42.5m J/m~2。Ar离子轰击使SiC表面的Si-C键断裂,首先形成SiCx(x<1)、C间隙原子和空位(C弗伦克尔对);随离子轰击持续进行,SiCx(x<1)中Si-C键继续断裂,最终形成大量的Si和C弗伦克尔对以及部分反占位缺陷,从而在SiC表层形成非晶层。采用Ar离子轰击对SiC陶瓷表面活化后,研究了Ag Cu Ti钎料在其表面的润湿行为。离子轰击使SiC表面能提高,使初始润湿角下降。离子轰击使SiC表面Si-C键断裂,会加速Ag Cu Ti钎料中的Ti和母材之间的界面反应,孕育期大幅缩短。但离子轰击导致的SiC表面非晶层会阻碍Ti原子的扩散,从而使轰击处理SiC润湿试样的缓慢铺展或平衡阶段过程耗时增加,最终钎料在不同剂量或偏压轰击SiC陶瓷表面的润湿角趋于一致。随离子轰击的进行,SiC/Ag Cu Ti润湿界面的冶金结合质量得到逐步改善。基于离子轰击工艺参数对SiC/Ag Cu Ti润湿界面结合质量的影响,具体研究了偏压对SiC陶瓷钎焊连接的影响,阐明了SiC陶瓷离子轰击活化钎焊接头界面形成机理。随偏压增加,界面反应层分层现象逐渐消失,界面反应层厚度呈先减少后略有增加趋势,当偏压增加到60ke V时,界面反应层内部存在微裂纹;接头抗剪强度呈先增加后下降趋势。经离子轰击后,SiC接头界面反应层基于一步化学反应生成:6Ti+3(Si)+(C)=Ti C+Ti5Si3,?GT=-787.3+22.1×10-3T(k J?mol)。