Физические основы и практическое применение лазерной пайки металла с керамикой

• Автор: Харичева, Дина Леонидовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Благовещенск
• Количество страниц: 319 с. : ил.

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ

МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

1.1.Применение в промышленности и классификация металлокерамических соединений

1.2. Материалы, применяемые для получения металлокерамических соединений

1.3. Промышленные методы получения металлокерамических соединений

1.3.1. Характеристики способов получения металлокерамических соединений

1.3.2. Получение металлокерамических соединений путем металлизации керамики

1.3.3. Технология термокомпрессионного соединения

1.3.4. Применение активных металлов

1.4. Применение высококонцентрированных источников энергии для производства металлокерамических соединений
1.4.1. Электронно-лучевая сварка
1.4.2. Лазерная сварка и пайка керамики с металлом
1.5. Физико-химические представления о формировании контакта металл-керамика

1.6. Выводы по главе и постановка
задачи исследования
ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЗОНЕ
ВОЗДЕЙСТВИЯ ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА НА МАТЕРИАЛЫ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
2.1. Предварительные замечания
2.2. Исследование коэффициентов отражения керамических материалов
2.3. Отражение лазерного излучения керамическими материалами при внешнем тепловом воздействии
2.4. Поглощение лазерного излучения металлами
2.5. Выводы по главе
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЛАЗЕРНОЙ ПАЙКИ
МЕТАЛЛА С КЕРАМИКОЙ
3.1. Общие подходы к моделированию теплофизических задач
3.2. Тепловая модель плоского многослойного металлокерамического соединения с нелинейными краевыми условиями III и IV рода
3.3. Моделирование тепловых полей в конусном охватывающем металлокерамическом соединении
3.4. Численное решение многофронтовой задачи Стефана для лазерной пайки металла
с керамикой
3.5. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ
ПОЛЕЙ ПРИ ЛАЗЕРНОЙ ПАЙКЕ КЕРАМИКИ С МЕТАЛЛОМ
4.1. Экспериментальное исследование температур металлокерамического соединения при

непрерывном лазерном воздействии
4.2. Методика скоростной тепловизионной съемки
4.3. Особенности скоростной тепловизионной съемки
4.4. Формирование тепловых полей в метало-керамическом соединении при лазерной пайке
4.5. Выводы по главе
ГЛАВА 5. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЛАЗЕРНОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
5.1. Разработка технологии пайки керамики с металлом непрерывным лазерным излучением с использованием активных
металлов
5.2. Исследование физико-химических процессов в зоне контакта керамика-металл при лазерной активной пайке
5.3. Модель адгезионного контакта высокоглиноземистой керамики с металлом
при пайке медью
5.4. Лазерная пайка металлокерамических соединений оловянно-свинцовыми припоями
5.5. Перспективы применения прозрачной керамики для производства металлокерамических соединений
5.6. Исследование эксплуатационных характеристик металлокерамических соединений
5.7. Выводы по главе
ОБЩЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

нагрузку керамика ВК94-1 не выдерживает.
Сварка с тугоплавкими металлами, такими, как молибден, вольфрам, ренйй, ниобий, сплавами МД 15НП, МД40, МД50 и др., отличающихся низкой пластичностью и требующих для создания контакта больших давлений, около 20 МПа, при высоких температурах затруднительна. Кроме того, эти металлы как в вакууме, так и в водороде при температуре сварки не взаимодействуют с окислами керамики.
Существенным достоинством МКС, полученных по термокомпрессионному методу, является возможность повторных нагревов МКУ до температуры сварки без потери вакуумплотности, что позволяет проводить их последующую пайку твердыми припоями, а при необходимости и обезгаживать при значительно более высоких температурах, чем в случае получения узлов по многоступенчатой и активной технологиям.
К недостаткам этого метода следует отнести значительные трудности, возникающие' при подборе контактирующих пар керамика-металл, при выборе материалов оправок, так как большинство материалов имеет склонность к сварке с манжетами МКУ, сложность получения охватывающих соединений и крупногабаритных конструкций. Поэтому термокомпрессионная сварка в основном применяется для торцевых спаев. Кроме того, имеют место значительные деформации манжет (до 0,8 мм) [107], возникающие из-за неравномерной подачи давления на керамическую деталь, которая часто разрушается. Негативной стороной является растянутость процесса во