铝基复合材料的活性液相扩散焊新工艺

为优化中间层合金系的设计,对液相扩散焊过程中陶瓷颗粒/金属(P/M)界面的弱化、强化及断裂模式进行了研究,发现在采用纯Cu箔的Al_2O_3p/Al复合材料液相扩散焊件的剪切断口上,Al_2O_3颗粒未破裂,断口上所有Al_2O_3颗粒及部分金属表面光滑,无粘结物生成,表明P/M界面结合弱而呈"界面脱粘"断裂方式.为此,提出了一种旨在改善P/M弱界面润湿性的新工艺--活性液相扩散焊,要求所用中间层内必须同时含有降熔元素及可与陶瓷增强相反应的活性元素(Ti).当Ti含量较低时,Al_2O_3颗粒增强相表面上出现细微、凹凸不平且不连续的界面粘结物(反应物);当Ti含量较高时,P/M界面可形成强力结合,剪切测试中足以使一些陶瓷颗粒本身破裂.     

铝铜连接的感应钎焊工艺

为使钎焊技术进一步提高,采用Zn-Al钎料对Al与Cu进行了感应钎焊连接研究,利用扫描电镜、X射线衍射和室温压剪试验等分析手段对接头的微观组织和室温剪切强度进行实验。结果表明,利用Zn-Al钎料可以实现Al与Cu的连接;接头的界面结构为Al/Al基固溶体＋Al-Zn共晶组织＋CuAl2金属间化合物/（Cu,Zn）固溶体层/Cu;在电流为340 A、时间为9 s的钎焊条件下,接头的剪切强度在室温下达到128.5 MPa。     

锡锑中间层在钛基二氧化铅电极中作用机理探讨

本文研究了锡锑中间层的结构及降低钛基二氧化铅电极界面电阻的机理。掺Sb的SnO_2中间层显著改善了钛基二氧化铅电极的稳定性,提高了使用寿命。x射线衍射分析结果表明,中间层的主要成份是SnO_2与SbOx的固溶体,同时在Ti/SnO_2界面上还有量Ti_4Sb、Ti_3Sb Ti_3Sn和(SbTi_(1.2))O。因而提出了电极结构模型的假设,并且解释了中间层对降低界面电阻,改进β—PbO_2/SnO_2与Ti/SnO_2之间结合强度的有益作用。     

碳化硅及氧化铝陶瓷反应装甲附带损伤研究

对SiC和Al_2O_3陶瓷反应装甲的附带损伤效应进行了试验。试验结果表明,SiC陶瓷破片平均直径要小于Al_2O_3陶瓷破片的平均直径;Al_2O_3陶瓷破片所造成的冲塞穿孔密度最高可达SiC陶瓷破片穿孔密度的7.6倍。经计算,Al_2O_3飞板破片初速为927.81 m/s,SiC飞板破片初速879.59 m/s,Al_2O_3陶瓷破片的极限杀伤距离为10.06 m,SiC陶瓷破片为5.15 m。等效厚度的SiC反应装甲的附带损伤效应要低于Al_2O_3陶瓷反应装甲的附带损伤效应。     

一种新型非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷连接界面的研究

采用Ti40Zr25Ni15Cu20非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷,研究了钎焊工艺参数对连接界面产物的影响。结果表明,在本文试验条件下,钎焊工艺参数对接头强度的影响主要是由于影响反应层厚度所导致;通过SEM,EDX等微观分析手段,研究了钎焊界面的微观结构,得出界面反应层由两部分组成,接头界面微观结构为Si3N4/TiN/Ti-Si,Zr-Si化合物/钎缝中心。     

恒温时间对PCD复合片高频感应钎焊性能影响研究

采用AgZnCuMnNi钎料高频感应钎焊聚晶金刚石复合片(PDC)与硬质合金,研究了690℃钎焊温度下不同恒温时间对其钎焊性能的影响.利用扫描电镜、电子探针、X射线衍射仪等对钎缝界面和聚晶金刚石(PCD)层的热损伤进行了分析,并测试了钎缝抗剪强度.结果表明:钎缝内主要存在Ag基固溶体、Cu基固溶体、Cu0.64Zn0.36相和少量MnNi相,恒温时间15s时,含Cu基固溶体、Cu0.64Zn0.36相和MnNi相的灰黑色晶粒对钎缝起到弥散强化作用,钎缝抗剪强度达最大值350.6MPa;随着恒温时间的延长,灰黑色晶粒平均等积圆直径逐渐变大,钎缝边界形成连续金属间化合物层,抗剪强度下降;PCD层的热损伤随钎焊中恒温时间的延长而加剧,生产中应采用较短的恒温时间.     

从硫化氢气体分解制取氢气和硫磺——Ⅰ.催化热解反应

以连续流动进气系统和Pyrex玻璃管反应器,在450～600℃的温度下,研究了H_2S催化热解为H_2和S的反应。采用浸渍法和干混法制备了V_2O_5/Al_2O_3、MoO_3/Al_2O_3、V_2O_5/TiO_2、V_2O_5/SiO_2以及Cu/Al_2O_3等一系列催化剂,研究了各种催化剂在反应中的产氢率随反应时间,反应温度及H_2S流速变化的规律。用冰水冷阱回收硫磺,并用二乙醇胺溶液吸收尾气中未反应的H_2S,可以得到高纯度的氢气。结果表明,浸渍法制备的催化剂亦可用于H_2S催化热解为H_2和S的反应。最佳催化剂的组成为:20%V_2O_5+12%MoO_3/Al_2O_3,在600℃下所得产氢率为4.05%。     

电流密度对AlSi7Mg0.3铝合金微弧氧化陶瓷层性能的影响

以采用微弧氧化技术在AlSi7Mg0.3铝合金表面制备的陶瓷层为研究对象,利用XRD和SEM等手段分析了陶瓷层的相组成及表面形貌,探讨了电流密度对成膜速率、膜层结构的影响,借助拉伸实验研究了陶瓷膜与基体的结合强度.研究结果表明:电流密度过大会使陶瓷层成膜速率加快、表面质量下降、结合力降低;微弧氧化陶瓷层主要由γ-Al_2O_3、α-Al_2O_3和少量Al_2(SiO_4)O组成,电流密度的变化会导致陶瓷层内γ-Al_2O_3和α-Al_2O_3的含量变化,在一定范围内,电流密度越高,γ-Al_2O_3的含量越多,陶瓷层性能越好;陶瓷层界面结合强度随着电流密度增加而增加,但过大的电流密度反而导致界面结合强度减小.     

Electrical conductivity optimization of the Na_3AlF_6–Al_2O_3–Sm_2O_3 molten salts system for Al–Sm intermediate binary alloy production

Metal Sm has been widely used in making Al–Sm magnet alloy materials. Conventional distillation technology to produce Sm has the disadvantages of low productivity, high costs, and pollution generation. The objective of this study was to develop a molten salt electrolyte system to produce Al–Sm alloy directly, with focus on the electrical conductivity and optimal operating conditions to minimize the energy consumption. The continuously varying cell constant(CVCC) technique was used to measure the conductivity for the Na_3 AlF_6–AlF_3–LiF–MgF_2–Al_2O_3–Sm_2O_3 electrolysis medium in the temperature range from 905 to 1055°C. The temperature(t) and the addition of Al_2O_3(W(Al_2O_3)), Sm_2O_3(W(Sm_2O_3)), and a combination of Al_2O_3 and Sm_2O_3 into the basic fluoride system were examined with respect to their effects on the conductivity(κ) and activation energy. The experimental results showed that the molten electrolyte conductivity increases with increasing temperature(t) and decreases with the addition of Al_2O_3 or Sm_2O_3 or both. We concluded that the optimal operation conditions for Al–Sm intermediate alloy production in the Na_3 AlF_6–AlF_3–LiF–MgF_2–Al_2O_3–Sm_2O_3 system are W(Al_2O_3) + W(Sm_2O_3) = 3wt%, W(Al_2O_3):W(Sm_2O_3) = 7:3, and a temperature of 965 to 995°C, which results in satisfactory conductivity, low fluoride evaporation losses, and low energy consumption.     

基于Al粉成孔作用制备多孔氧化铝陶瓷型芯

采用热压注法制备多孔氧化铝基陶瓷型芯,研究了Al_2O_3粉粉末粒度分布、Al粉加入量和保温时间对陶瓷型芯性能的影响.研究结果表明:Al_2O_3粉粉末粒度分布显著影响陶瓷型芯的性能,当加入的Al_2O_3粉粉末粒径分别为80,58和45μm,且三种Al_2O_3粉粉末的质量比为1∶1∶1时,制备的陶瓷型芯性能较好;当Al粉加入量(质量分数)为10%时,型芯的综合性能最好,其线性收缩率为-0.85%,抗弯强度为30.43 MPa,气孔率为46.99%,且保温时间对样品的性能影响很小,在1 500℃下保温5h,样品性能稳定,该型芯有望满足陶瓷型芯的铸造要求.     

超声波辅助钎焊铜与石墨的组织及性能

采用四元合金Ag30Cu25Zn4Ti作为活性钎料,在大气中利用超声波辅助钎焊技术对铜和石墨进行了钎焊.通过改变超声波作用时间和方式,研究了不同超声波作用时间下钎料氧化膜破碎的效果,及其与TiC反应层形貌之间的关系.采用扫描电子显微镜对钎焊接头的微观组织进行了观察,最后对钎焊的接头进行了力学性能分析.结果表明:随着超声波作用时间的延长,液态钎料中的氧化膜逐渐减少,最终完全消除;与此同时,TiC反应层的厚度也在逐渐增加,最终趋于稳定.钎焊接头的组织由铜侧到石墨侧依次主要为Cu/Cu-Zn金属间化合物,Ag基固溶体和Cu基固溶体/TiC/石墨,钎焊接头的剪切强度最大值为18 MPa,界面的结合主要是超声波作用下活性元素Ti在石墨侧的偏聚形成TiC反应层而形成的.     

利用固体电解质浓差电池测定冰晶石-氧化铝熔体中Al_2O_3的活度

利用固体电解质(ZrO_2+CaO)作为氧离子导体组成浓差电池:Pt(O_2吸附)|Na_3AlF_6+Al_2O_3(饱和)|ZrO_2+CaO|INa_3AlF_6+Al_2O_3(N_2)|Pt(O_2,吸附),测定了冰晶石-氧化铝熔体中Al_2O_3的活度并根据测定结果对Al_2O_3加入冰晶石熔体中所生成的新离子数目及其对Al_2O_3分解电压的影响,进行了讨论。     

热处理对以Al2O3为绝缘层的并五苯薄膜晶体管性能的影响

采用阳极氧化法制备了Al_2O_3绝缘材料,并制备了以Al_2O_3为绝缘层的并五苯薄膜晶体管器件(OTFT)。Al_2O_3绝缘层经过10 min 350℃氢热处理后,OTFT迁移率比未经氢热处理的增大近20倍,且阈值电压降到了-7 V。Al_2O_3膜MIS结构电容—电压(C–V)特性的平带电压平移量数据表明,Al_2O_3膜经过热处理后,并五苯半导体与Al_2O_3绝缘体界面处以及绝缘体内缺陷态密度显著地降低,Al_2O_3绝缘层和并五苯半导体层之间的接触得到改善,这使得经热处理Al_2O_3膜的OTFT器件性能得到显著的改善。     

浇注法制作Caβ″—Al_2O_3陶瓷管

本文介绍了首次制成Caβ″—Al_2O_3陶瓷管的方法—粉末注模浇注法的工艺流程以及介质、粉末粒度、温度等因素对陶瓷管质量的影响。同时给出了陶瓷管的密度,利用伽伐电池测得的电化学性能以及用电化学方法测得的CaO在此电解质中的活度,为Caβ″-Al_2O_3陶瓷管的实际应用提供了基本数据。     

二氧化锆增韧三氧化二铝陶瓷的显微结构与性能的研究

本文对ZrO_2增韧Al_2O_3陶瓷的7种成分(ZrO_2含量分别为0、5、10、15、20、3045wt%,其中Y_2O_3为3mol%)进行了对比性研究。试验表明:在所研究的Al_2O_3-ZrO_2(Y_2O_3)系陶瓷中,在Al_2O_3中加入ZrO_2(Y_2O_3)可以有效地提高其强韧性,并在15-20wt%ZrO_2时出现峰值;几种增韧机理中显微裂纹增韧起主导作用;在Al_2O_3-ZrO_2系中,ZrO_2的加入可以明显阻止Al_2O_3基体相的晶粒长大;在Al_2O_3基体中,ZrO_2粒子的分散有两种形态,其形成机理也不同。     

塑性高温活性钎料的研究

根据液相线温度t≥ 110 0℃、冷变形总量ε总 ≥ 40 %要求设计了PdNiTi系、AuPdNiTi系列高温活性钎料 ,对 2种钎料系列的熔化特性、加工性能、润湿性进行了实验研究 .结果表明 :PN - 2 ,APN - 2高温活性钎料具有良好的塑性变形能力 ,对结构陶瓷具有优异的润湿性 ,可直接钎焊结构陶瓷和结构陶瓷 /金属组件     

Au-Sn焊点异质界面的耦合反应及其对力学性能的影响

为了探讨Au-Sn异质焊点耦合界面反应对界面IMC层生长行为及焊点力学性能的影响,采用回流焊技术制备Ni/AuSn/Ni和Cu/AuSn/Ni三明治结构焊点,通过扫描电子显微镜(SEM)与能谱分析(EDS)研究焊点在钎焊与老化退火中的组织演变。研究结果表明:在钎焊中Ni-Ni焊点的Au Sn/Ni界面形成(Ni,Au)_3Sn_2金属间化合物(IMC)层,而Cu-Ni焊点的AuSn/Ni界面形成(Ni,Au,Cu)_3Sn_2四元IMC层,表明钎焊过程中上界面的Cu原子穿过Au Sn焊料到达Ni界面参与耦合反应。在老化退火中,界面IMC层的厚度l随退火时间t延长而逐渐增大,其生长规律符合扩散控制机制的关系式:l=k(t/t_0)~n。在160℃和200℃退火时,(Ni,Au)_3Sn_2层的生长以晶界扩散和体积扩散为主。由于Cu原子的耦合作用,(Ni,Au,Cu)_3Sn_2层的生长以反应扩散为主。Cu-Ni异质界面焊点中,Cu的耦合作用抑制了Au Sn/Ni界面(Ni,Au,Cu)_3Sn_2IMC层的生长,减缓了焊点剪切强度的下降速度,有利于提高焊点的可靠性。     

PZT/NiCoCu铁氧体磁电复合材料的相结构和电性能

采用传统固相法合成了0.9{Pb[Zr0.23Ti0.36+0.02(Mg1/2W1/2)+0.39(Ni1/3Nb2/3)]O3}(简称PZT基压电陶瓷)/0.1{Ni0.8Co0.1Cu0.1Fe2O4}(简称NCCF)磁电复合陶瓷材料,研究了该材料在不同烧结温度下的相结构、介电和压电性能.结果表明,该复合材料经不同温度烧结后,仍保持PZT基压电陶瓷和NiCoCu铁氧体的各自相结构,没有新相生成.在1 200℃下烧结时,材料具有较好的综合电性能:d33=317 pC/N,εr=2 593,tanδ=0.017.表明该磁电复合材料可能在高密度信息存储器方面表现出较大的潜在应用.     

复合电解质Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/NaPO_3/NaTi_2(PO_4)_3的中温电性能研究

本文以H_3PO_4、Ti O_2、Al_2O_3和草酸钠为原料,合成了复合电解质Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/Na PO_3/Na Ti_2(PO_4)_3。采用XRD对复合电解质的结构进行了表征。研究了其在400-800℃范围内的电导率,并以Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/Na PO_3/Na Ti_2(PO_4)_3为电解质隔膜组装了H_2/O_2燃料电池。XRD结果表明反应物经过充分反应,形成了三元复合电解质。800℃时,Ti_(0.95)Al_(0.05)P_2O_7/NaPO_3/Na Ti_2(PO_4)_3有最高电导率6.0×10~(-2)S·cm~(-1)。800℃时开路条件下复合电解质的极化电阻值为0.23Ω·cm~2,燃料电池最大功率密度为90.6 m W·cm~(-2)。     

金属陶瓷倾斜涂层的热障作用

研究了在大气下用氧—乙炔火焰法实现的Al_2O_3基金属陶瓷倾斜涂层的附着性及其热障作用。结果表明,Cu、Ni/Al金属的加入及梯度成分设计,改善了涂层与基体之间的物理相容性和化学相容性,使热应力、界面应力弛豫,附着性明显提高。同时,该梯度涂层具有良好的抗热震、抗热冲蚀及抗高温铁水烧蚀等性能,热障作用显著。