ارزيابي اتصال غيرهمجنس سراميك آلومينا به مس با فلز پركننده فعال به روش لحيم كاري القايي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

اتصال غيرمشابه سراميك آلومينا به مس در صنايع استراتژيك و مهمي همچون هوافضا و تجهيزات صنعتي كاربرد فراواني دارد. در اين پژوهش اتصال سراميك آلومينا به مس با فلزات پركننده فعال Ag-Cu-Ti-Sn، Ag-Cu-Ti-Sn-%3.5Zr و Ag-Cu-Ti-Sn-%5.1Zr با استفاده از فرايند لحيم¬كاري سخت القايي و بترتيب در دماهاي 840، 860 و 880 درجه سانتي¬گراد و در مدت زمان 15 دقيقه و تحت خلاء 6- 10ميليبار انجام شد. ضخامت فلزات پركننده Ag-Cu-Ti-Sn، Ag-Cu-Ti-Sn-%3.5Zr و Ag-Cu-Ti-Sn-%5.1Zr بعد از فرايند نورد سرد بترتيب 155±10، 250±10 و 130±10 ميكرومتر اندازه گيري شد. اين پژوهش به منظور بررسي اثر هم¬افزايي و اضافه شدن عنصر زيركونيوم به فلزات پركننده فرايند لحيم¬كاري طراحي شد. ريزساختار اتصالات با استفاده از ميكروسكوپ¬هاي نوري و الكتروني روبشي مجهز به آناليز تفكيك انرژي و خواص مكانيكي اتصالات با استفاده از آزمون¬هاي استحكام برشي و ريزسختي¬سنجي ارزيابي شدند. علاوه بر اين سطوح شكست نمونههاي حاصل از آزمون استحكام برشي توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي شكستنگاري شدند. نتايج ارزيابي ريزساختاري اتصالات نشان داد كه منطقه اتصال به چندين منطقه مجزا تحت عنوان منطقه لايه واكنشي، منطقه لحيم¬كاري و منطقه متأثر از نفوذ تقسيمبندي شده است. در اتصال Al2O3/Cu لحيم كاري شده با استفاده از پركننده Ag-Cu-Ti-Sn، در منطقه لحيم¬¬كاري تركيب يوتكتيك Ag-Cu با زمينه مس و در منطقه لايه واكنشي دو فاز TiO و Cu3Ti3O مشاهده شد. اتصال Al2O3/Cu لحيم كاري شده با استفاده از پركننده حاوي 5/3 درصد وزني زيركونيوم، در منطقه لحيم¬¬كاري ساختار يوتكتيك Ag-Cu با زمينه مس و در منطقه لايه واكنشي دو فاز اكسيدي TiO و ZrO2 مشاهده و همچنين در منطقه لحيم¬كاري تركيبات بين فلزي Cu3Sn و Cu6Sn5 يافت شد. اتصال Al2O3/Cu لحيم كاري شده با استفاده از پركننده حاوي 1/5 درصد وزني زيركونيوم، در منطقه لحيم¬¬كاري دو فاز غني از مس و نقره و در منطقه لايه واكنشي دو فاز اكسيدي TiO و ZrO2 مشاهده و همچنين در منطقه لحيم¬كاري تركيبات بين فلزي Cu4AgZr يافت شد. ضخامت لايه¬هاي واكنشي در اتصالات Ag-Cu-Ti-Sn، Ag-Cu-Ti-Sn-%3.5Zr و Ag-Cu-Ti-Sn-%5.1Zr بترتيب 14، 9 و 19 ميكرومتر گزارش شد. نتايج آزمون استحكام برشي نشان داد اتصال با فلز پركننده حاوي 5/3 درصد وزني زيركونيوم، بدليل بالاتر بودن ضخامت فلز پركننده و كمتر بودن ضخامت لايه واكنشي بالاترين ميزان استحكام برشي را با 14 مگاپاسكال دارد. نتايج آزمون ريزسختي سنجي نشان داد كه بيشترين مقدار سختي در نمونهاي است كه فلز پركننده آن حاوي 1/5 درصد وزني زيركونيوم مي¬باشد و بالاترين سختي در هر نمونه در منطقه لايه واكنشي حاصل گرديد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي سطوح شكست، نشان از وقوع شكست شبه ترد در تمامي نمونه¬ها دارد.

225835

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان