【摘 要】
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本文针对蓝宝石/金属的连接需求，探索了一种低温连接的方法。分别采用了Al-12Si钎料和7050铝合金钎料对蓝宝石和TC4钛合金进行了超声辅助钎焊。采用试验研究和理论分析相结合
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本文针对蓝宝石/金属的连接需求，探索了一种低温连接的方法。分别采用了Al-12Si钎料和7050铝合金钎料对蓝宝石和TC4钛合金进行了超声辅助钎焊。采用试验研究和理论分析相结合的方法，分析了接头的界面结构和结合机制，研究了不同超声时间对接头界面结构及力学性能的影响。试验发现采用Al-12Si钎料和7050铝合金钎料在优化的工艺参数下均能实现蓝宝石与TC4钛合金的连接。在钎焊温度为620℃时，超声时间为10s，超声振幅为10μm，超声施加压力为2MPa时，采用Al-12Si钎料进行超声波钎焊蓝宝石/TC4钛合金，蓝宝石与Al-12Si钎料的界面上生长了一层Al2O3，从而实现钎焊连接。通过透射分析的方法证实这层Al2O3是非晶态的，在超声时间为10s时，Al2O3非晶的厚度为20nm，界面结构为蓝宝石/Al2O3非晶/Al-12Si。当不施加超声或者超声时间较短为4s时蓝宝石表面Al2O3层的生长是不完全的，存在未反应区域，当超声时间超过10s时，生成物Al2O3完全覆盖蓝宝石表面，且随着超声时间的延长，会促进Al2O3的生长。力学性能测试结果表明，超声时间为10s到300s时接头压剪强度相当，约为60.74-65.15MPa，接头断裂在Si和Al2O3的界面上。在钎焊温度为680℃时，超声时间为50s时，采用Al-12Si钎料进行超声波钎焊蓝宝石/TC4钛合金时，蓝宝石与7050铝合金钎料的界面上也生长了Al2O3层。由于不存在Si元素，显著提高了接头强度，接头的最大压剪强度达到84.1MPa，接头断裂在Al和Al2O3的界面上。
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