W-Cu复合材料与不锈钢真空钎焊材料研究.pdf

学兔兔 俘掳 试验研究 一 W-Cu复合材料与不锈钢真 空钎焊材料研究 江苏科技大学 材料科学与工程学院(镇江市 212003) 夏春智 汪从喜 梁秋会 邹家生 许祥平 摘要 采用不同钎焊材料 (Ni基、cu基、Fe基、Ag基、Ti基)对w-cu复合材料和304不锈钢进行钎焊试验。 通过超景深显微镜、SEM及EDS等测试手段分析各种钎料对 w—Cu基体的润湿性和铺展性、钎焊接头断口形貌和 界面行为，探讨母材与填充金属间的相互冶金作用，并测试接头的四点弯曲强度。结果表明：Ni基钎料的润湿性和 铺展性最佳 ，Cu基钎焊接头的抗弯强度最高，Ag基钎焊接头的综合性能优 良，而Fe基和 Ti基接头界面形成脆性 相，降低了接头抗弯强度和塑韧性。 关键词： 钎焊材料 润湿性 抗弯强度 断 口形貌 界面行为 中图分类号： TG454 因此，将 w—Cu复合材料的高导电导热、耐烧蚀与 0 前 言 不锈钢抗高温氧化、耐腐蚀等优 良特性结合起来，可在 随着大规模集成 电路、大功率微波器件及等离子 一 定程度上改善复合件的整体性能_6J。文中以不同的 技术的迅速发展和应用 ¨j，越来越多的电子封装材料、 钎料对w—Cu复合材料和 304不锈钢进行真空钎焊连 电极材料和触头材料朝着高功率、大承载、多性能及微 接 ，研究 Ni基 (Ni—Cr_Si—B)、Cu基 (Cu—Mn-Co)、Fe基 型化方向发生转变，这就意味着材料需具备 良好的导 (Fe．Si．B)、Ag基(Ag—Cu)及Ti基(Ti．zr_cu．Ni)合金钎 热导 电性、抗热震性、尺寸稳定性及高温强度外，还需 料对基体的润湿性、接头的弯曲强度、断 口形貌和界面 一 定的抗高温氧化、耐蚀性和低温韧性，才能保证功能 行为影响，以期获得组织致密、性能优 良的W—Cu／304 器件在特殊环境下的正常使用 -33。 钢钎焊接头。 W—Cu复合材料是 由W 或 Cu所组成的既不相互 1 试验材料与方法 固溶又不形成金属间化合物的两相 “假合金” ，其导 热导电和热膨胀性能受其成分 比例的变化而发生改 试验选用的母材为复合材料 W55．Cu45(质量分 变，具有很强的可设计性，应用前景广泛。钨铜合金因 数 ，％)和 304不 锈 钢 (Ni9．27％，Cr17．5％，C 其优 良的热、电特性而受到越来越多的关注，但因其存 0．018％，质量分数)，尺寸均为 20mmX20mmX5 在高温抗氧化性差和低温脆性等缺陷 j，限制了其在 mm。钎料箔片分别为 Ni．cr—si—B，Cu—Mn—Co，Fe-Si-B， 高温结构件上和腐蚀介质中的应用性，并降低复合件 Ag．Cu，Ti．Cu．zr．Ni系列合金，尺寸为 20mmX5mm， 的使用寿命。 具体化学成分见表 1。 表 1 钎料的化学成分 (质量分数。％) 钎料 Ag Cu Cr Mn B Si P Co Ti Fe Ni基 0．04 3．5 5 0．02 0．1 0．05 2．5 一