0 序 言

氧化鋁陶瓷具有良好的熱傳導性,，較高的機械強度及優(yōu)異的耐高溫性能，在航空航天耐熱和耐磨等方面應用廣泛[1-2]. 鋁合金具有密度低,，導電性良好,，機械強度高，耐蝕性良好等優(yōu)點,，是一種應用十分廣泛的結構材料[3]. 在實際應用中往往需要實現(xiàn)氧化鋁陶瓷與鋁合金的連接,，充分發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢.而在陶瓷與金屬的連接中，釬焊是最有前途的方法之一，該方法操作簡單,、效率高,、可批量生產(chǎn)，因此文中擬采用釬焊方法對氧化鋁陶瓷與鋁合金進行連接.

鋁合金熔點低,，且極易氧化生成致密的氧化膜,，釬焊時氧化膜阻礙釬料的潤濕，影響陶瓷和鋁的直接反應,；另一方面,，二者的熱膨脹系數(shù)差別較大，焊后殘余應力導致無法形成可靠的接頭[4-6],，因此焊前需要對陶瓷表面進行處理. 王穎[7]首先利用TiH2+AgCu+B混合粉末處理陶瓷表面,，然后在未采用其它釬料的條件下直接釬焊5005鋁合金. 張德庫等人[8]采用化學鍍鎳方法對Al2O3陶瓷表面進行金屬化，并用錫基釬料實現(xiàn)鍍鎳Al2O3陶瓷的釬焊. 徐富家等人[9]利用Al-Si釬料和自制工藝罩內(nèi)置Mg粉的方法,，實現(xiàn)了化學鍍鎳Al2O3陶瓷與5005鋁合金的真空釬焊.

文中采用Al-Si釬料對利用Ag-Cu-Ti粉末進行金屬化處理的Al2O3陶瓷與5005鋁合金進行真空釬焊,，研究了典型的接頭界面組織及釬焊溫度對界面組織形貌和接頭力學性能的影響.

1 試驗方法

試驗所用的Al2O3陶瓷為多晶95瓷，焊接前,，將Ag-Cu-Ti粉末均勻涂覆在Al2O3陶瓷表面,，然后使陶瓷在真空中以880 ℃/10 min的工藝條件進行活性金屬化處理. 陶瓷表面金屬化后的界面形貌如圖1所示.

圖1 界面背散射像
Fig.1 SEM BEIs of the interface

對圖1中各相進行了能譜分析，分析結果列于表1中. 根據(jù)文獻[7]同時結合表1中能譜分析結果可以知道,，金屬化后Al2O3表面形成連續(xù)的Ti3Cu3O層以及由Ag(s,s)和Cu(s,s)組成的Ag-Cu共晶區(qū)域.

表1 表面活性金屬化 Al2O3 陶瓷界面能譜分析(原子分數(shù),，%)
Table1 EDS results of the active metallized Al2O3

位置 O Al Ag Ti Cu 可能相A 10.34 12.70 0.66 43.21 33.09 Ti3Cu3O B 12.03 4.34 71.07 1.30 11.26 Ag(s,s)C 0.59 6.22 2.04 2.47 88.68 Cu(s,s)

鋁合金的牌號為5005，其標準化學成分如表2所示,，該材料含有一定量的Mg元素. 試驗用的釬料為Al-Si箔狀釬料(4047),，為共晶合金系，熔化溫度為559～565 ℃,，主要化學成分見表3所示.

表2 5005鋁合金母材的成分(質(zhì)量分數(shù),，%)
Table2 chemical compositions of 5005 Alloy

Si Fe Cu Mn Mg Zn Al 0.3 0.7 0.2 0.2 0.5～1.1 0.2 余量

表3 4047釬料的成分(質(zhì)量分數(shù)，%)
Table3 chemical compositions of 4047 filler

Si Fe Cu Mg Zn Al 11～13 0.8 0.25 0.1 0.2 其余

釬焊前,，采用金剛石內(nèi)圓切割機將Al2O3陶瓷加工成 7.0 mm×3.0 mm×3.0 mm的試樣,，在丙酮中超聲清洗5 min；通過電火花線切割將鋁合金加工成10.0 mm×7.0 mm×5.0 mm和 7.0 mm×7.0 mm×5.0 mm試樣,，分別用于抗剪強度測試和界面組織分析. 依次使用400,，600，800號水磨砂紙去除鋁合金表面氧化物等雜質(zhì),，并用丙酮作為介質(zhì)超聲清洗5 min后干燥. 將Al-Si釬料箔置于陶瓷和5005鋁合金待連接表面之間,，升溫速度15 ℃/min，升高到釬焊溫度 600～620 ℃ 后保溫5 min,，再以 10 ℃/min的速度降到300 ℃,，然后隨爐冷卻,，爐內(nèi)真空度高于 1.0×10-3 Pa. 采用掃描電鏡(SEM，S-4007)觀察界面組織及斷口形貌,；并用能譜儀(EDS,，TN-4700)對反應產(chǎn)物進行能譜分析；用INSTRON MODEL 5569電子萬能試驗機評價接頭抗剪強度.

⑥ ⑩ ? ?? ? ? ? Louis Hartz,，The Liberal Tradition in America,，An Interpretation of America Political Thought since the Revolution，Harcourt Inc．,，1991,，p．164，p．145,，p．149,，pp．156 ～157，p．236,，pp．11 ～13，p．309,，pp．13 ～14．

2 試驗結果與分析

2.1 典型接頭組織特征

圖2為釬焊溫度600 ℃,，保溫時間5 min時獲得Al/Al2O3接頭界面組織照片，從圖2a可以看出,，焊后接頭處釬料與兩側母材均發(fā)生良好的冶金反應. 為分析方便,，將接頭分為兩個區(qū)域，如圖2b,，2c所示,，Ⅰ區(qū)為釬料與鋁合金的反應區(qū)域，在過度長大的鋁基體上密集分布有呈針狀的析出物G和滲入大塊鋁晶粒晶間的灰色E和白色F相. Ⅱ區(qū)是靠近陶瓷側的連續(xù)反應層,，由一層連續(xù)分布的A層,、斷續(xù)分布的黑色相B層、灰色相C和白色相D組成. 對圖2中各區(qū)域進行能譜分析,，所得結果列于表4.

寶玉爹如此一說,，倒把喜姑的臉說紅了。她略帶嬌嗔地說,，人家這不是想向你老人家拜師學藝嘛,！接著又說，我聽人說,，你演《黃鶴樓》里的劉備,，臉上可以表演一邊笑，一邊驚慌,，是真的嗎,？

圖2 600 ℃,，5 min時接頭界面背散射像
Fig.2 SEM BEIs of joint brazed at 600 ℃/5 min

表4 600 ℃/5 min Al-Si釬料真空釬焊接頭能譜(原子分數(shù)，%)
Table4 600 ℃/5 min EDS results of the specimen

位置 O Mg Al Si Ag Ti Cu 可能相A 11.85 1.40 13.891.03 0.41 42.20 29.22 Ti3Cu3O B 4.90 0.73 56.28 11.53 4.14 20.84 1.58 Al3Ti C 1.60 1.48 66.985.20 0.83 0.6723.24 θ-Al2Cu D 4.76 5.90 39.281.6741.340.68 6.37 ξ-Ag2Al E — 0.00 62.693.07 0.25 0.3733.62 θ-Al2Cu F — 5.66 37.271.3245.853.85 6.05 ξ-Ag2Al G — — 78.48 — 15.85 — 5.67 α-Al+θ+ξ[7]

由表4中的能譜結果和文獻[9]分析可推斷Ⅰ區(qū)滲入相分別為脆性金屬間化合物E(θ-Al2Cu)和F相(ξ-Ag2Al),，G相成分較文獻[9]組織含有更多的Ag和Cu元素,，因此推斷 G 相組織為 α-Al+θ-Al2Cu+ξ-Ag2Al；Ⅱ區(qū)陶瓷側的A層(即Ti3Cu3O)較焊前的厚度變薄,，緊鄰Ti3Cu3O層斷續(xù)分布的黑色相B,，灰色相C及白色相 D 分別為 Al3Ti，θ-Al2Cu,，ξ-Ag2Al. 綜上所述,，接頭界面的結構為：5005 鋁合金/α-Al+θ-Al2Cu+ξ-Ag2 Al/ξ-Ag2Al+θ-Al2Cu+Al3Ti/Ti3Cu3O/Al2O3陶瓷.

小學語文教育承擔著開發(fā)學生認知能力，拓展學生認知視野的啟蒙作用,，而小學語文識字教學又是啟蒙教育階段中不可或缺的一環(huán),。學生將通過接收大量的識字教學培養(yǎng)學習興趣，提升聽說讀寫能力,，從而促進語文學科素養(yǎng)的整體提升,。基于此,，“部編本”教材在識字教學模塊做出了相應改變以更有效地培養(yǎng)學生發(fā)展核心素養(yǎng),。

2.2 釬焊溫度對接頭的影響

2.2.1 對接頭界面組織的影響

圖3是釬焊溫度分別為600，610,，620 ℃時得到的接頭界面組織形貌照片. 可以看出,，在600 ℃時，陶瓷側Ti3Cu3O活化反應層的厚度較焊前變薄,，溶解進釬縫中的Ag和Cu與Al反應生成ξ-Ag2Al+θ-Al2Cu金屬間化合物,，滲入到Al晶界處；由于Al和陶瓷的線膨脹系數(shù)差異較大,，接頭較大的殘余應力使陶瓷側出現(xiàn)裂紋,，如圖3a所示. 當釬焊溫度進一步升高，活化金屬層與釬料反應加劇,，Ti3Cu3O反應層厚度變薄,，大量的ξ-Ag2Al+θ-Al2Cu金屬間化合物滲入Al晶界處，使得Al和金屬間化合物均勻分布,，Al3Ti較600 ℃相比,，擴散到晶間增多，如圖3b所示. 當釬焊溫度升高至620 ℃時,，Ti3Cu3O反應層厚度變得更薄,，活化金屬層與釬料的過度反應使ξ-Ag2Al+θ-Al2Cu向鋁合金晶界中滲入量過多，形成圖3c所示的金屬間化合物密集區(qū),，Al3Ti全部擴散到鋁晶間,，由于Ti元素含量較低,，在背散射圖像上很難被分辨出來.

隨著釬焊溫度的升高，Al2O3表面的Ti3Cu3O層反應加劇,，大量的ξ-Ag2Al+θ-Al2Cu向Al晶界中滲入,，從而形成硬脆的金屬間化合物密集區(qū).

宋初的《冊府元龜》在《帝王部·明罰》中關于張均之記載如下：“然兇惡之類，自招其咎,，人神所棄,，天地不容，原其本心,，皆合殊死,。就中情狀，仍有區(qū)分,，達奚珣等一十八人,，并宜處斬；陳希烈等七人,，并賜自盡,；前大理卿張均，特宜免死,，長流合浦郡,。”②周紹良輯錄,，周啟瑜整理：《〈冊府元龜〉唐史資料輯錄》，北京:國家圖書館出版社,，2011年,，第462頁。此記載與《舊唐書》中張均發(fā)配合浦郡的說法亦同,?！瓣愊Ａ业绕呷耍①n自盡”其中應該包括張垍,。

圖3 釬焊溫度對接頭界面結構的影響
Fig.3 Interfacial microstructure of joints brazed at different brazing temperature

2.2.2 對接頭抗剪強度的影響

為評價釬焊溫度對接頭性能的影響,，對接頭抗剪強度進行測試. 結果表明：當保溫時間固定為5 min時，隨釬焊溫度的升高,，接頭抗剪強度呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢,，當釬焊溫度為610 ℃時，接頭抗剪強度達到最高值15 MPa. 結合前文釬焊溫度對接頭界面組織影響可知,，釬焊溫度較低時,，界面反應不充分，特別是鋁合金與Al2O3陶瓷之間較大的線膨脹系數(shù)差異使接頭存在一定的殘余應力,，在二者的共同作用下,，陶瓷開裂,，接頭抗剪強度較低；隨著釬焊溫度升高,，釬料熔化效果變好,，界面反應加劇，滲入到鋁合金晶界的ξ-Ag2Al+θ-Al2Cu金屬間化合物增加,，金屬間化合物和Al均勻分布,，在一定程度上緩解了接頭殘余應力，接頭的抗剪強度升高,；釬焊溫度過高時,，滲入到Al晶界的ξ-Ag2Al+θ-Al2Cu金屬間化合物明顯增加，大片的硬脆金屬間化合物在焊接熱循環(huán)過程中發(fā)生開裂,，在承載時該區(qū)域往往成為接頭的薄弱區(qū)域,，使接頭強度降低.

2.3 斷口分析

圖4為不同釬焊溫度下接頭斷口組織形貌. 當釬焊溫度600 ℃時，斷裂發(fā)生在陶瓷基體上,，為沿晶脆性斷裂,；隨著溫度升高到610 ℃時，斷口如圖4b,，可以發(fā)現(xiàn)該斷口分為A,，B兩種形貌區(qū)域，對A,，B進行放大觀察如圖4d,，4e所示，A區(qū)域為鋁晶粒晶間滲入?yún)^(qū),，B區(qū)域能譜分析(表5)顯示,，該區(qū)域含有α-Al和θ-Al2Cu金屬間化合物，由此可知A為陶瓷側金屬間化合物層. 由此可知該參數(shù)下,，接頭斷裂起始于釬縫,，隨后向陶瓷母材偏轉(zhuǎn)，表明該參數(shù)下接頭殘余應力有所降低[10]. 由圖4c可知,，當釬焊溫度升高到620 ℃時,，斷裂主要發(fā)生在鋁晶粒晶間滲入?yún)^(qū)C，較高的工藝參數(shù)使該區(qū)分布較多的硬脆金屬間化合物,，易于裂紋的萌生及擴展,，因此接頭的抗剪強度降低.

圖4 釬焊溫度對接頭斷口形貌的影響
Fig.4 Effects of brazing temperature on the microstructures of joint fracture

表5 610 ℃/5 min Al-Si釬料接頭斷口能譜分析(原子分數(shù)，%)
Table5 610 ℃/5 min EDS of results of the specimen

位置 O Al Si Ag Ti Cu 可能相1 4.07 91.55 0.10 1.65 0.25 2.37 α-Al 2 1.75 53.74 3.03 0.35 0.32 40.81 θ-Al2Cu

3 結 論

(1)采用Al-Si釬料成功實現(xiàn)了表面活化Al2O3陶瓷和5005鋁合金的可靠連接,，當釬焊溫度為600 ℃,，保溫時間為5 min時，接頭界面結構為：5005鋁合金 /α-Al+θ-Al2Cu+ξ-Ag2Al/ξ-Ag2Al+θ-Al2Cu+Al3Ti/Ti3Cu3O/Al2O3陶瓷.

菌落總數(shù)檢測,參照GB4789.2-2010《食品微生物學檢驗-菌落總數(shù)確定》,。大腸桿菌總數(shù)檢測,參照GB4789.3-2010《食品微生物學檢驗-大腸菌群計數(shù)》,。

(2)釬焊溫度對表面活化Al2O3陶瓷和5005鋁合金接頭界面形貌的影響為：隨釬焊溫度升高,，陶瓷側Ti3Cu3O活化反應層的厚度逐漸變薄，金屬化層中溶解進入釬縫的Ag和Cu與Al反應愈加劇烈,，生成ξ-Ag2Al+θ-Al2Cu金屬間化合物的數(shù)量增多,，鋁合金的晶間滲入明顯.

(3)釬焊溫度對表面活化Al2O3陶瓷和5005鋁合金接頭力學性能的影響為：當保溫時間固定為5 min時，隨釬焊溫度的升高,，接頭抗剪強度呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢,，當釬焊溫度為610 ℃時，接頭抗剪強度達到最高值15 MPa.

(4)當釬焊溫度較低時,，接頭主要斷裂在陶瓷基體上,；當釬焊溫度升高時，裂紋起始于釬縫處并向陶瓷中發(fā)生偏轉(zhuǎn),；當釬焊溫度過高時,，接頭主要斷裂在Al晶粒的晶間滲入?yún)^(qū).

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