一种软性复合中间层钎料及利用其钎焊陶瓷与金属的方法，它涉及一种复合钎料及利用其钎焊陶瓷与金属的方法。本发明专利技术要解决现有的方法成本高，不能抑制接头脆性化合物的形成的问题。软性复合中间层钎料由上层钎料、软性中间层和下层钎料组成，钎焊方法：清洗预焊接表面的油污和杂质；将上层钎料、软性中间层和下层钎料加工成小片；将待焊陶瓷和待焊金属以及上层钎料、软性中间层和下层钎料小片用丙酮超声清洗，风干；装配待焊工件；将待焊工件放入真空加热炉中进行钎焊。本发明专利技术操作简单，通过软性中间层的加入缓解了接头的残余应力，抑制钎焊接头脆性化合物的形成，接头的抗剪强度提高30～109％。本发明专利技术用于钎焊陶瓷与金属。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合钎料及利用其钎焊陶瓷与金属的方法。
技术介绍
陶瓷材料具有密度低、比强度高、耐高温以及高温化学性能稳定等优点，但是陶瓷材料的塑性差，难以制备成复杂形状的构件。采用钎焊技术制备陶瓷与金属的复合构件，既可以利用陶瓷材料优异的高温性能，又可以发挥金属材料的塑性和韧性，满足现代工程应用的需要。但是，陶瓷与金属的物理化学性能差异较大，特别是两者热膨胀系数的差异将在钎焊接头界面处产生很大的残余应力，这将弱化陶瓷与金属钎焊接头的性能。此外，钎焊过程中，金属母材向液态钎料中的溶解扩散将在接头界面处形成脆性化合物。脆性化合物的形成不利于接头残余应力的缓解，降低了陶瓷与金属钎焊构件在服役过程中的可靠性。 目前报道的关于缓解接头残余应力的方法主要有1.在Y.M.He等人的Microstructure and mechanical properties of the Si3N4/42CrMo steel jointsbrazed with Ag-Cu-Ti+Mo composite filler. (Journal of the European CeramicSociety 30(2010)3245-3251) 一文中提出了在钎料中加入低膨胀系数的陶瓷颗粒或纤维；2.在 Minxuan Yang 等人的 In situ synthesis of TiB whisker reinforcementsin the joints of Al203/TC4during brazing. (Materials Science and Engineering A528(2011)3520-3525) 一文中提出了采用原位反应在钎缝中形成低膨胀系数的晶须。这两种方法通过调节中间层的热膨胀系数，在一定程度上缓解了接头的热应力，提高了陶瓷与金属钎焊接头的强度。但是，方法I改变了原有商用钎料的成分，增强相的加入降低了钎料在陶瓷表面的润湿性；方法2无法保证晶须在钎缝中的均匀弥散分布。此外，这两种方法都涉及到在原有商用钎料基础上的再制造过程，增加了金属与陶瓷钎焊的复杂性和制造成本。而且，这两种方法都不能抑制接头脆性化合物的形成。目前，通过抑制钎焊接头中脆性化合物的形成来缓解接头热应力的方法尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术要解决现有的缓解接头残余应力的方法需要在原有商用钎料基础上进行再制造，增加成本，而且不能抑制接头脆性化合物的形成的问题，而提供。本专利技术软性复合中间层钎料由上层钎料、软性中间层和下层钎料组成；其中上层钎料为Ag-Cu-Ti钎料箔；软性中间层为Cu箔、Ni箔或Nb箔；下层钎料为Ag-Cu钎料箔。利用上述软性复合中间层钎料钎焊陶瓷与金属的方法按以下步骤进行—、清洗待焊陶瓷和待焊金属的预焊接表面的油污和杂质；二、将上层钎料、软性中间层和下层钎料加工成与步骤一中预焊接表面的面积相近的小片；其中上层钎料、软性中间层和下层钎料的面积和预焊接表面的面积差小于±10% ；三、将经步骤一处理过的待焊陶瓷和待焊金属以及步骤二得到的上层钎料、软性中间层和下层钎料小片放入丙酮中，超声清洗5 30min，自然风干；四、在待焊金属的预焊接表面依次放置下层钎料、软性中间层、上层钎料，在上层钎料上放置待焊陶瓷，并在待焊陶瓷表面上施加0. 003 0. IMPa压力，完成待焊工件的装配；五、将步骤四中装配好的待焊工件放入真空加热炉中，抽真空至真空度大于2X10_3Pa后，以5 30°C /min的速度加热到820 950°C，保温I 40min，然后以5 300C /min的速度降温到100 400°C，之后随炉冷却至室温，完成陶瓷与金属的钎焊。本专利技术提供一种复合中间层钎料，采用软性复合中间层来抑制陶瓷金属钎焊接头中脆性化合物的形成。该方法在不改变原有商用钎料成分的基础上，通过软性中间层的加入缓解了接头的残余应力，提高了接头的强度。本专利技术操作简单，焊前不需要对待焊试样表面进行任何改性处理；实现陶瓷与金属的直接钎焊，通过软性中间层的加入抑制钎焊接头脆性化合物的形成，接头的抗剪强度提闻30 109%。本专利技术的软性复合中间层钎料用于钎焊陶瓷与金属。附图说明图I是实施例一步骤四待焊工件的装配图,其中I是Invar合金、2是AgCu钎料、3是Cu箔片、4是AgCuTi钎料、5是SiO2-BN陶瓷；图2是采用实施例一的方法，直接使用AgCuTi钎料获得的接头组织的照片；图3是实施例一所获得的接头组织的照片。具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。具体实施方式一本实施方式软性复合中间层钎料由上层钎料、软性中间层和下层钎料组成；其中上层钎料为Ag-Cu-Ti钎料箔；软性中间层为Cu箔、Ni箔或Nb箔；下层钎料为Ag-Cu钎料箔。本实施方式提供一种软性复合中间层钎料，采用软性复合中间层来抑制陶瓷与金属钎焊接头中脆性化合物的形成。该复合中间层钎料在不改变原有商用钎料成分的基础上，通过软性中间层的加入缓解了接头的残余应力，提高了接头的强度，接头的抗剪强度提高 30 109%。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是上层钎料的厚度为50 200 ii m ;软性中间层的厚度为20 400 y m ;下层钎料的厚度为50 200 u m。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或二不同的是所述Cu箔、Ni箔或Nb箔的质量纯度> 98%。其它与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四本实施方式利用一种软性复合中间层钎料钎焊陶瓷与金属的方法按以下步骤进行、一、清洗待焊陶瓷和待焊金属的预焊接表面的油污和杂质；二、将上层钎料、软性中间层和下层钎料加工成与步骤一中预焊接表面的面积相近的小片；其中上层钎料、软性中间层和下层钎料的面积和预焊接表面的面积差小于±10% ；三、将经步骤一处理过的待焊陶瓷和待焊金属以及步骤二得到的上层钎料、软性中间层和下层钎料小片放入丙酮中，超声清洗5 30min，自然风干；四、在待焊金属的预焊接表面依次放置下层钎料、软性中间层、上层钎料，在上层钎料上放置待焊陶瓷，并在待焊陶瓷表面上施加0. 003 0. IMPa压力，完成待焊工件的装配；五、将步骤四中装配好的待焊工件放入真空加热炉中，抽真空至真空度大于2X10_3Pa后，以5 30°C /min的速度加热到820 950°C，保温I 40min，然后以5 300C /min的速度降温到100 400°C，之后随炉冷却至室温，完成陶瓷与金属的钎焊。 本实施方式提供一种复合中间层钎料，采用软性复合中间层来抑制陶瓷金属钎焊接头中脆性化合物的形成。该方法在不改变原有商用钎料成分的基础上，通过软性中间层的加入缓解了接头的残余应力，提高了接头的强度。本实施方式操作简单，焊前不需要对待焊试样表面进行任何改性处理；实现陶瓷与金属的直接钎焊，通过软性中间层的加入抑制钎焊接头脆性化合物的形成，接头的抗剪强度提高30 109%。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式四不同的是步骤一中所述的待焊陶瓷为SiO2-BN陶瓷、SiO2玻璃陶瓷、BN陶瓷、TiC金属陶瓷、Al2O3陶瓷、ZrO2陶瓷、ZrB2陶瓷或Si3N4陶本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种软性复合中间层钎料，其特征在于软性复合中间层钎料由上层钎料、软性中间层和下层钎料组成；其中上层钎料为Ag-Cu-Ti钎料箔；软性中间层为Cu箔、Ni箔或Nb箔；下层钎料为Ag-Cu钎料箔。2.根据权利要求I所述的一种软性复合中间层钎料，其特征在于上层钎料的厚度为50 200 μ m ;软性中间层的厚度为20 400 μ m ;下层钎料的厚度为50 200 μ m。3.根据权利要求I所述的一种软性复合中间层钎料，其特征在于所述Cu箔、Ni箔或Nb箔的质量纯度> 98%。4.利用权利要求I的一种软性复合中间层钎料钎焊陶瓷与金属的方法，其特征在于利用一种软性复合中间层钎料钎焊陶瓷与金属的方法按以下步骤进行 一、清洗待焊陶瓷和待焊金属的预焊接表面的油污和杂质； 二、将上层钎料、软性中间层和下层钎料加工成与步骤一中预焊接表面的面积相近的小片；其中上层钎料、软性中间层和下层钎料的面积和预焊接表面的面积差小于±10% ； 三、将经步骤一处理过的待焊陶瓷和待焊金属以及步骤二得到的上层钎料、软...
【专利技术属性】
技术研发人员：张丽霞，杨振文，任伟，薛青，曹健，冯吉才，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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