航天电连接器金属—玻璃封接工艺设计与材料微观组织的研究

论文摘要

玻璃封接电连接器以其较好的机械强度、良好的密封性、耐高温性以及良好的电性能参数等特点,使其成为高压、高应力和高温度场合下使用的高可靠航天电连接器。为了提高国内玻璃封接技术的自主创新能力,缩短与国外先进水平的差距,满足航天军工领域对具有高绝缘电阻、低泄漏率、耐高温等特性电连接器的广泛需求,目前生产厂家都积极加大对高级玻璃封接连接器生产工艺研究的投入。本文研究的任务是为抚顺华丰化工厂提供航天和战略战术武器火工品电连接器生产工艺设计、生产设备、试验与检测仪器选型、基本工艺参数试验优化,分析金属—玻璃封接材料的微观组织状态。为实际小规模生产提供可行的工艺、设备及水平先进的技术路线,并提供工艺参数—微观组织—性能间关系规律的可靠数据。本文通过工艺设计与试验研究,制定了合理的可伐合金件的真空净化、低真空气氛预氧化、高温封接后控制冷却速度的封接工艺,采用该工艺封接的电连接器经测试,性能指标达到或超过航天火工品电连接器技术指标要求；试验证实：在较低真空度下(10Pa),对可伐合金4J29的连接器外壳和插针进行预氧化处理,容易生成较多的Fe3O4和FeO氧化膜,同时会形成一定量的Fe2O3相,这样的氧化膜有利于与液态玻璃体充分结合,形成气密性高的封接体；在适中的可控冷却速度(100℃/h)下,封接玻璃体内分布有少量小于50微米的不连续气泡,同时出现了少量颗粒细小、分布均匀的SiO2结晶相,既可保证玻璃体内的残余气体容易排出,不至于留下大的气孔,又可以抑制玻璃体的结晶和分相,这样的气泡和SiO2结晶相对连接器的性能没有不利影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 航天电连接器与金属—玻璃封接
• 1.1.1 航天电连接器
• 1.1.2 金属与玻璃封接电连接器的特点
• 1.1.3 金属与玻璃封接的分类
• 1.2 航天电连接器的金属—玻璃封接材料与工艺
• 1.2.1 金属—玻璃封接的特点
• 1.2.2 金属—玻璃封接用金属材料
• 1.2.3 金属—玻璃封接用玻璃材料
• 1.3 金属与玻璃封接工艺与主要影响因素
• 1.3.1 金属—玻璃封接工艺
• 1.3.2 金属—玻璃封接的主要影响因素
• 1.3.3 金属—玻璃封接器件的质量检测
• 1.4 金属与玻璃封接的机理
• 1.5 本文的研究内容及目的意义
• 第二章 生产工艺与设备设计选型
• 2.1 生产规模与技术指标
• 2.2 生产工艺路线设计
• 2.2.1 金属材料的净化
• 2.2.2 金属材料的预氧化
• 2.2.3 玻璃坯的制备
• 2.2.4 烧结夹具的选材及加工
• 2.2.5 金属与玻璃封接
• 2.3 生产设备和检测仪器选型
• 2.3.1 车间平面布置与设备选型
• 2.3.2 主要设备和仪器、用途与规格
• 第三章 工艺试验与微观组织分析
• 3.1 工艺试验
• 3.1.1 试样原料
• 3.1.2 试验方法和过程
• 3.2 微观组织分析原理与方法
• 3.2.1 金相微观组织分析
• 3.2.2 X射线定性物相分析
• 3.2.3 扫描电镜微观组织与微区成分分析
• 第四章 试验结果及分析讨论
• 4.1 工艺试验结果及分析
• 4.1.1 影响可伐合金氧化层类别和形态的工艺参数
• 4.1.2 影响封接玻璃微观组织形态的工艺参数
• 4.2 微观组织观察结果及分析
• 4.2.1 显微组织的金相分析
• 4.2.2 相组成与相结构的X射线分析
• 4.2.2.1 预氧化处理后可伐合金氧化层的X射线分析
• 4.2.2.2 封接处理后连接器内部微观组织结构的X射线分析
• 4.2.3 封接界面和玻璃内气孔的扫描电镜分析
• 4.2.4 封接后可伐合金和玻璃体的微区成分分析
• 第五章 工艺试验与微观组织分析总结
• 5.1 金属—玻璃封接电连接器小批量生产与检测用设备
• 5.2 适合航天火工品电连接器的金属—玻璃封接工艺
• 5.3 可伐合金预氧化处理工艺与氧化膜的形成规律
• 5.4 高温封接后冷却工艺与玻璃组织变化间的关系
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢