電場輔助玻璃—金屬/硅連接機理及界面行為研究
發(fā)布時間：2022-01-14 09:52
本文利用電場疊加原理設計了凹型電極,并對硅-玻璃管進行了連接。重點研究了玻璃管長度對鍵合電流及強度的影響。以鋁箔為中間層,利用陽極鍵合與擴散連接復合法連接了玻璃-鎂,分析了其連接機理以及接頭界面,研究了中間層鋁箔厚度對玻璃-鎂連接強度的影響。同樣地,以鋁箔為中間層,利用陽極鍵合與共晶反應釬焊復合法成功地連接了玻璃-鋅,分析了其連接機理及組織成分,研究了溫度對接頭界面組織及連接強度的影響。以鋁箔及釬料為中間層,在大氣環(huán)境下利用陽極鍵合與釬焊復合法連接了玻璃-黃銅,重點分析了接頭界面結構及連接強度。本文得出以下結論:硅-玻璃管鍵合電流隨著玻璃管長度的增加而減小,并且使用凹型電極時的硅-玻璃管鍵合電流大于同條件下使用平行電極時的電流,其鍵合強度同樣大于使用平行電極時的鍵合強度,且其界面結構良好。玻璃-鋁-鎂接頭界面良好、無孔洞和裂紋。當中間層鋁箔厚度為30-100μm時,玻璃-鋁-鎂的連接強度先增加后減小,中間層鋁箔厚度為50μm時連接強度最大。拉伸斷裂發(fā)生在玻璃基體內,斷口形態(tài)呈河流花樣,屬于脆性斷裂。玻璃-鋁-鋅接頭界面良好,玻璃-鋁界面組織隨溫度的變化影響很小,鋁-鋅界面組織隨著溫度升...
【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
可伐合金與玻璃的微觀界面
的鍵合條件下，15s 時即可使得鍵合率達到 99.89%，平均鍵合強度達 15MPa 的高質量鍵合界面，并且該電極可以加快氣泡從鍵合界面處逸出。圖1-2 (a)新設計的陽極鍵合示意圖[18]; (b)螺旋形點的連接電極圖[18]Fig.1-2 (a) Anodic bonding schematic with new design[18];(b) Photos of the bonding electrode ofspiral-shaped point[18](6) 氣氛和鍵合時間陽極鍵合在空氣進行時，由于在空氣中熱傳導較好，可以較快的實現(xiàn)材料之間的加熱，因此可較快實現(xiàn)鍵合。但是空氣中鍵合的質量比在真空中陽極鍵合的質量要差，因為真空環(huán)境中可以將鍵合材料間被俘獲的空氣、水從界面吸出，減少界面鍵合阻礙，增加界面鍵合效率。盡管界面層的陽極鍵合在瞬間完成，但是鍵合過程是一個物理化學過程，鍵合結合物的生成與生長也需要一定的時間，因此陽極鍵合質量可隨著鍵合時間的延長而提高[19-20]。(7) 熱膨脹系數(shù)選擇熱膨脹系數(shù)（CTE）相匹配的材料是實現(xiàn)良好鍵合的關鍵所在，陽極鍵合主要用于玻璃-半導體/金屬的連接，而玻璃與金屬材料間有約為一個數(shù)量級的 CTE 差異。在玻璃-半導體/金屬連接過程中極易因為加熱、冷卻在接頭界面上產(chǎn)生較大的應力
3 連接溫度 950℃,保溫時間 5 min 時界面 SEM 形e of SiO2ceramic /AgCuTi /30Cr3 joint brazed at 9料-鈦接頭微觀界面[24]; (b)及玻璃-釬料-不銹鋼nterface of glass-solder-titanium[24];(b) Micro interfsteel joint[24](a)Stainless steelGlass10μm
【參考文獻】：
期刊論文
[1]BiSbCuSnEr無鉛高溫軟釬料力學性能和顯微組織研究[J]. 溫榮,賈利. 河北農機. 2016(05)
[2]玻璃與金屬連接技術研究進展[J]. 李卓然,徐曉龍. 失效分析與預防. 2013(02)
[3]3003鋁合金中溫釬焊接頭力學性能與顯微組織[J]. 張滿,薛松柏,戴瑋,婁銀斌,王水慶. 焊接學報. 2011(03)
[4]Al元素含量對Zn-Al釬料性能影響[J]. 張滿,薛松柏,戴瑋,婁銀斌,王水慶. 焊接學報. 2010(09)
[5]硅硼玻璃在可伐合金表面的潤濕規(guī)律[J]. 羅大為,沈卓身. 材料工程. 2009(11)
[6]可伐合金與玻璃封接工藝的優(yōu)化[J]. 羅大為,沈卓身. 北京科技大學學報. 2009(01)
[7]Mg/Al異種材料擴散焊界面組織結構及力學性能[J]. 劉鵬,李亞江,王娟. 焊接學報. 2007(06)
[8]無壓力輔助硅/玻璃激光局部鍵合[J]. 馬子文,湯自榮,廖廣蘭,史鐵林,聶磊. 半導體學報. 2007(02)
[9]固體電解質(玻璃)與硅的陽極連接機理及界面分析[J]. 胡利方,秦會峰,宋永剛,孟慶森. 材料導報. 2006(S1)
[10]半固態(tài)技術在材料連接和復合材料制備中的應用[J]. 劉洪偉,郭成,程羽. 焊接. 2006(01)
博士論文
[1]Mg/Al活性異種金屬焊接界面微觀結構及元素擴散的研究[D]. 劉鵬.山東大學 2006
碩士論文
[1]SiO2陶瓷與30Cr3高強鋼及TC4鈦合金釬焊機理及工藝研究[D]. 劉洪斌.哈爾濱工業(yè)大學 2007
[2]高鋁鋅基合金相圖、相變與性能研究[D]. 司家勇.廣西大學 2005
本文編號：3588293
【文章來源】：太原理工大學山西省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
可伐合金與玻璃的微觀界面
的鍵合條件下，15s 時即可使得鍵合率達到 99.89%，平均鍵合強度達 15MPa 的高質量鍵合界面，并且該電極可以加快氣泡從鍵合界面處逸出。圖1-2 (a)新設計的陽極鍵合示意圖[18]; (b)螺旋形點的連接電極圖[18]Fig.1-2 (a) Anodic bonding schematic with new design[18];(b) Photos of the bonding electrode ofspiral-shaped point[18](6) 氣氛和鍵合時間陽極鍵合在空氣進行時，由于在空氣中熱傳導較好，可以較快的實現(xiàn)材料之間的加熱，因此可較快實現(xiàn)鍵合。但是空氣中鍵合的質量比在真空中陽極鍵合的質量要差，因為真空環(huán)境中可以將鍵合材料間被俘獲的空氣、水從界面吸出，減少界面鍵合阻礙，增加界面鍵合效率。盡管界面層的陽極鍵合在瞬間完成，但是鍵合過程是一個物理化學過程，鍵合結合物的生成與生長也需要一定的時間，因此陽極鍵合質量可隨著鍵合時間的延長而提高[19-20]。(7) 熱膨脹系數(shù)選擇熱膨脹系數(shù)（CTE）相匹配的材料是實現(xiàn)良好鍵合的關鍵所在，陽極鍵合主要用于玻璃-半導體/金屬的連接，而玻璃與金屬材料間有約為一個數(shù)量級的 CTE 差異。在玻璃-半導體/金屬連接過程中極易因為加熱、冷卻在接頭界面上產(chǎn)生較大的應力
3 連接溫度 950℃,保溫時間 5 min 時界面 SEM 形e of SiO2ceramic /AgCuTi /30Cr3 joint brazed at 9料-鈦接頭微觀界面[24]; (b)及玻璃-釬料-不銹鋼nterface of glass-solder-titanium[24];(b) Micro interfsteel joint[24](a)Stainless steelGlass10μm
【參考文獻】：
期刊論文
[1]BiSbCuSnEr無鉛高溫軟釬料力學性能和顯微組織研究[J]. 溫榮,賈利. 河北農機. 2016(05)
[2]玻璃與金屬連接技術研究進展[J]. 李卓然,徐曉龍. 失效分析與預防. 2013(02)
[3]3003鋁合金中溫釬焊接頭力學性能與顯微組織[J]. 張滿,薛松柏,戴瑋,婁銀斌,王水慶. 焊接學報. 2011(03)
[4]Al元素含量對Zn-Al釬料性能影響[J]. 張滿,薛松柏,戴瑋,婁銀斌,王水慶. 焊接學報. 2010(09)
[5]硅硼玻璃在可伐合金表面的潤濕規(guī)律[J]. 羅大為,沈卓身. 材料工程. 2009(11)
[6]可伐合金與玻璃封接工藝的優(yōu)化[J]. 羅大為,沈卓身. 北京科技大學學報. 2009(01)
[7]Mg/Al異種材料擴散焊界面組織結構及力學性能[J]. 劉鵬,李亞江,王娟. 焊接學報. 2007(06)
[8]無壓力輔助硅/玻璃激光局部鍵合[J]. 馬子文,湯自榮,廖廣蘭,史鐵林,聶磊. 半導體學報. 2007(02)
[9]固體電解質(玻璃)與硅的陽極連接機理及界面分析[J]. 胡利方,秦會峰,宋永剛,孟慶森. 材料導報. 2006(S1)
[10]半固態(tài)技術在材料連接和復合材料制備中的應用[J]. 劉洪偉,郭成,程羽. 焊接. 2006(01)
博士論文
[1]Mg/Al活性異種金屬焊接界面微觀結構及元素擴散的研究[D]. 劉鵬.山東大學 2006
碩士論文
[1]SiO2陶瓷與30Cr3高強鋼及TC4鈦合金釬焊機理及工藝研究[D]. 劉洪斌.哈爾濱工業(yè)大學 2007
[2]高鋁鋅基合金相圖、相變與性能研究[D]. 司家勇.廣西大學 2005
本文編號：3588293
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