瞬间液相扩散焊中的接触熔化与等温凝固现象

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1、摘要摘要接触熔化与等温凝固是瞬间液相扩散焊(TLP-DB)过程中两个非常重要的阶段，是获得优质连接接头的关键。采用理论分析与实验研究相结合的方法，对接触熔化阶段液相的生成、扩展、成分变化、相生成以及等温凝固过程中的基本现象进行了探讨。首先以异种纯金属(加)的nP．DB连接界面为对象，利用Pdgogine的最小熵产生原理、Onsager倒易关系等线性不可逆过程热力学理论，构建了A／B界面接触初期的热力学模型，对界面接触初期的元素扩散与中间相生成过程进行了探讨。结果表明，在A／B体系的TLP-DB连

2、接初期阶段，原子首先参与扩散，为相产生以及液相的生成提供成分上的准备，经过这一段孕育时间后，初生相以突变的形式出现，且该界面区域首先出现的产物只能是一种。模型还表明，初生相的类型、厚度以及出现的时刻与热力学、动力学均有关系，其数值可由文中相关的解析式求得。在理论分析的基础上，通过试验设计，以Cu／TdCu嵌入式整体结构试验件为试验对象，在连接温度为9000C，连接时间分别为3、5、7、10、12min的条件下进行接触熔化试验；在同样的连接温度下，采用保温时间分别为40、60、240、480min

3、进行等温凝固试验。采用扫描电子显微镜等观测分析了连接界面区域的形貌、成分变化以及相生成等一系列基本现象。结果首先证明了n_Cu体系接触熔化阶段液相的生成存在一段孕育期，即在界面接触阶段的前2．6min内，用于元素的扩散和中间相的产生。当界面出现Ti-Cu共晶液相时，液相层的生长模式符合扩散控制的抛物线规则，且液相在生成时能够很快实现成分的均匀化。液相的等温凝固过程不单单是液／固界面向前推进的过程，也有液相内部固相的形核并长大；由于成分的局部起伏，也同时存在熔化现象；液相在凝固收缩界面的同时，也发

4、生了向固相内部的溶蚀渗透。这些现象均有助于促进等温凝固过程的进行。关键词：瞬间液相扩散焊；TLP；接触熔化；等温凝固；中间相；初生相；孕育期；Cl仉VCu；不可逆过程热力学；注：本文研究得到航天科技创新基金的资助两北]-业大学工学硕十‘学位论文ABSTRACTContact-meltingandisothermalsolidificationaretwoimportantstagesintransientliquidphasediffusionbondingprocess(TLP-DB)，whi

5、charethekeyfactorsthataffectpropertiesofthejoint．Combinedthetheoreticalanalysiswithexperimentalstudy,thebasicphenomenaofcontact-meltingandisothermalsolidificationprocesswereinvestigated．TheinterfaceofthepuremetalsofA／Bwastakenasexampleobject；amodelof

6、theinterfaceevolvementatinitialstageofcontactingWaSconstructedonthebaSisofthermodynamicsoflinearirreversibleprocess．Theelementdiffusionbehaviorandtheoccurrencesofintermediatephaseswerediscussed．TheresultsshowedthatatthebeginningofthecontactofA／Binter

7、face，allincubationperiodwasfoundfortheoccul"renceoftheprimaryphase，ofwhichthetype，thicknessandtheoccurrencetimeCanbededucedbythecorrespondingmodelsderivedinthepapertTheexperimentalsamplewasconstructedassandwichstructureofCu门ri，CuwithTifoilsas500／sman

8、d30rtrninthicknessforcontact-meltingandisothermalsolidification，respectively．Theprocessingparameterswereat900。Cfor3，5，7，10，12minforcontact-melting，respectively；andat900。Cfor40，60，240，480minforisothermalsolidification,respectively．Themicrostructureand