1。3。3 钎焊的应用 7

1。3。4 钎料的润湿和铺展原理 8

1。4  陶瓷表面预金属化国内外发展现状 9

1。5  金属钎料钎焊陶瓷材料 11

1。6  本文主要研究内容 13

第二章：实验设备与方法 14

2。1  试验材料及钎料 14

2。2。1 试验材料 14

2。2。2 钎料制备 14

2。2。2 钎料的液相温度与润湿 15

2。2  钎焊工艺 16

2。2。1 工装夹持及钎焊设备 16

2。2。3 钎焊工艺参数 17

2。3  三点弯曲实验 18

2。4 Si3N4 陶瓷金属化 19

2。4。1 磁控溅射金属化原理 19

2。5  焊缝显微组织分析 21

第三章：实验结果及分析 22

3。1  液相温度与润湿性能 22

3。2  三点弯曲性能 23

3。3  断面形貌 24

3。4  显微结构 26

结 论 29

致 谢 30

参考文献 31

第一章：绪论

1。1 课题背景及意义

当今材料科学发展十分迅速，人们对于材料的要求金属材料已经很难满足。 近几年，以其高强度、高硬度、耐高温、耐磨损等优异性能著称的陶瓷材料为代 表的新型结构材料受到很大的关注，这些性能不但使其能够承受一些极端条件， 而且可以使得零件部件的使用时间变得更长，因此，陶瓷材料在冶金，航天航空 等对材料性能要求很高的领域有越来越高的需求量，全球范围内很多国家和组织 都对陶瓷展开了各项专项研究，在不久的将来陶瓷将会被广泛的应用[1]。

Si3N4 陶瓷是一种综合性能较好的高温结构陶瓷材料。由 Si、N 共价键构成, 它具有高温强度高、热稳定性好、耐磨、耐腐蚀、抗震、热膨胀系数小、原料丰 富等优点。但是,由于陶瓷材料的韧性、延性较低以及其耐热冲击性差等方面的 原因, Si3N4 陶瓷加工性能较差。相比较来说，当陶瓷材料尺寸较小时，它的力学 性能会比较优异，因此对于 Si3N4 陶瓷，将陶瓷与陶瓷或者陶瓷与金属连接会对 陶瓷的使用起到很大的作用[2]。所以连接陶瓷的技术变得十分重要。它具有以下 优点：

（1）可以改变陶瓷与金属钎料机械镶嵌结合，使界面结合强度得到显著改 善，减少 Ti 含量降低钎料的脆性。

（2）界面镀有 1～2μm 活性金属是钎焊接头的保障，可以尝试在低真空度 下实现预镀陶瓷的钎焊。

（3）通过复合镀活性金属 Ti 和降低热膨胀系数的 Mo 等。经过真空加热热 处理保温后，对界面反应过程进行更深入的研究。

1。2 Si3N4 陶瓷

1。2。1 Si3N4 简介

构成 Si3N4 陶瓷的基础单元是[Si3N4]。Si3N4 陶瓷为共价键化合物。[Si3N4]四 面体的结构为：Si 原子在[Si3N4]四面体的中心位置，四个氮原子在四面体四个顶点位置。一个原子被三个四面体共享，在这种方式下，能够在三维空间组成持续 且稳定的网络结构[3]。氮化硅具有多种性能的原因就是因为这种结构。