《表1 EDS元素成分分析结果(原子分数,%)》

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《7A52铝合金封接Al_2O_3陶瓷工艺》


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铝合金表面极易生成十分稳定的Al2O3氧化膜[7],降低了陶瓷与铝合金的封装效果,因此采用Al-Si-Mg钎料进行加压钎焊封装,钎料中的硅元素是一种强扩散元素,在热压封装过程中会向两侧扩散,与铝合金形成冶金结合,而镁元素的蒸气压高、沸点低,在真空中挥发的蒸汽能够去除真空中的氧和水分,同时,镁元素会破坏铝合金表面氧化膜与母材的结合[8],使熔化的钎料沿铝的表面润湿和铺展。而保温时间的不同将决定钎料对接头表面润湿效果起到了关键作用。如图2所示,采用Al-Si-Mg钎料接头界面结构为:Al2O3陶瓷/Al-Ni金属间化合物[9]/Al-Si共晶/7A52铝合金。图2a是590℃保温时间为0.5 h,压力2 MPa条件下的接头微观组织形貌。图中可以看出,接头界面中间层厚度在20~25μm之间,且与两侧结合较为紧密,在铝合金侧存在极少量孔洞、缝隙等缺陷。接头界面反应区有细微裂纹,但未见明显缺陷。为了确定接头界面反应区可能存在的相,对图2a接头进行了EDS分析,分析结果如表1所示。在靠近Al2O3的a1,a4位置处,Al/Ni原子比分别为2.5及1.5,在靠近Al2O3一侧生成了Al3Ni2及Al-Ni共晶相。在接头界面中间位置的a2,a5处,由原子比例得到生成了Al-Ni共晶相及Al3Ni相。在靠近铝合金一侧的位置a3,a6处,生成了Al3Ni相。硅元素由于是一种活性元素,在热压封装时,会向铝合金中扩散,因此在接头反应区只有较少量的硅元素。镁元素同样是一种活性元素,靠近铝合金一侧的位置6处镁元素的含量高,证明了在热压封装时,镁元素会向两侧扩散,因此在接头界面反应区处镁元素含量少。