氧化铝陶瓷的微波连接

论文摘要

本文利用活性粉体常温下吸收微波而Al2O3几乎不吸收微波的特性,结合过渡液相扩散及化学反应连接的思想,用活性Al粉,Si粉,Al-Si合金作为连接相的主要成分,成功实现了Al2O3/X/ Al2O3的连接。实验中对微波连接装置及保温结构进行了设计;尝试了测定微波场强的分布;对埋烧措施的作用进行了分析;研究了基体的吸波特性和不同中间层的升温机制,并由此确定不同中间层的微波加热制度;对不同中间层的连接试样的SEM和XRD进行了分析;通过Al-Si合金质量的变化分析,判断其氧化程度,从而控制在连接过程中的膨胀率实现不同界面的连接。结果表明:（1）通过对升温特性曲线分析得出,适合活性Al粉,Si粉的升温机制分别为:1kW（20min）→2kW（30min）,2kW（40min）→3kW（20min）。（2）埋粉减缓了热交换和降温速率,促进了物质扩散,有利于实现连接。（3）中间层中金属Al粉在吸收微波升温的同时将热量通过热传导传递给Al2O3基体,Al2O3基体开始被缓慢加热,提高了Al2O3陶瓷基体吸收微波的能力,促进了中间层金属向两侧基体的缓慢扩散和氧化,形成液相与固相混存的中间层结构而实现连接。（4）中间层中的Si粉在微波加热和缓慢降温的过程中,与颗粒周围的O2发生反应,生成SiO2。其氧化产物SiO2具有新生成相的高活性特点,利于界面反应的发生。（5）Al-Si合金粉在不同微波功率作用下随加热时间的延长,质量变化呈上升趋势,且微波功率越大,质量随时间变化越大。通过控制微波加热制度,可以控制其氧化程度,从而控制氧化反应的膨胀率。Al-Si合金粉体在微波作用下得到Al-Si合金连接界面,实验适宜采取的升温制度为:1kW（40min）;得到莫来石连接界面宜采取的升温制度为:2kW（60min）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 陶瓷坯体的连接
• 1.1.1 陶瓷坯体连接的进展
• 1.1.2 陶瓷坯体连接的机理
• 1.1.3 陶瓷坯体连接的优缺点
• 1.2 陶瓷烧结体的连接
• 1.2.1 陶瓷的钎焊连接法
• 1.2.2 陶瓷扩散焊接
• 1.2.3 陶瓷熔焊接
• 1.2.4 蒸发涂膜工艺
• 1.2.5 陶瓷烧结体连接的其他方法
• 1.3 微波应用及微波连接
• 1.3.1 微波的应用
• 1.3.2 微波连接
• 1.4 氧化铝陶瓷基体及中间层的特点及用途
• 1.4.1 氧化铝陶瓷的介电性能
• 1.4.2 Si粉的介电性能
• 1.5 基于微波升温特点对升温过程的数学归纳
• 1.6 问题的提出
• 第二章 实验设计与研究方法
• 2.1 微波连接装置及保温结构的设计
• 2.2 微波腔中场强均匀程度的测定
• 2.3 实验原料及实验设备
• 2.4 基体制备
• 2.5 中间相制备
• 2.6 试验流程
• 2.7 测试与表征
• 2.7.1 测试仪器
• 2.7.2 测试方法
• 第三章 实验结果与讨论
• 2O₃ 陶瓷基体在微波作用下升温特性的研究'>3.1 Al₂O₃陶瓷基体在微波作用下升温特性的研究
• 3.2 金属Al粉的连接试样的分析
• 3.2.1 金属Al粉在微波作用下升温特性的研究及升温制度的确定
• 3.2.2 金属Al粉的连接界面宏微结构分析
• 3.2.3 金属Al粉微波机理分析
• 3.2.4 埋粉作用分析
• 3.2.5 金属Al粉连接小结
• 3.3 纯Si连接试样的分析
• 3.3.1 纯Si粉的在微波作用下升温特性的研究及升温制度的确定
• 3.3.2 纯Si连接试样的微观结构分析
• 3.3.3 纯Si连接试样的XRD物相分析
• 3.3.4 纯Si连接试样的EDX能谱线扫描
• 3.3.5 纯Si连接小结
• 3.4 Al-Si合金连接试样的分析
• 3.4.1 Al-Si合金性质
• 3.4.2 Al-Si合金粉在微波作用下升温特性的研究及升温制度的确定
• 3.4.3 Al-Si合金连接试样的微观结构分析
• 3.4.4 Al-Si合金连接小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢