课题基金基金详情
PZT陶瓷低温冶金焊接及其界面演化机理研究
结题报告
批准号:
U1630137
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
李晓东
依托单位:
学科分类:
A31.NSFC-中物院联合基金
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘绍宏、惠宇、谢望、任轶、叶灵敏、宋佳凝
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
目前工程应用中PZT陶瓷堆主要采用高分子材料粘接,存在导电性能差、易老化、耐碰撞冲击性能差等缺点。以金属合金材料作为钎料的冶金焊接具有很高的强度、优异的稳定性和良好的电导,但受铁电材料的热退极化温度所限,传统的钎焊工艺还无法应用在PZT陶瓷堆的连接中。本项目提出采用熔点可变的低熔点合金钎料(熔点<100℃)作为中间层钎料,基于瞬时液相扩散连接的工艺原理,研究在<100℃的温度下对PZT陶瓷进行冶金焊接的工艺和机理。重点研究低温焊接合金的成分及其热力学分析设计方法;低熔点焊接合金对PZT陶瓷的湿润性能;焊接界面的反应动力学和界面组织的稳定性。项目成果将为PZT陶瓷的低温焊接提供理论和技术基础,并解决PZT陶瓷无法低温冶金焊接的难题,同时所获得的连接接头也会克服目前高分子粘接接头的种种缺点,将为铁电电源性能和可靠性的提升以及器件设计自由度的扩大带来巨大的推动作用,具有重要的实际使用价值和理论意
英文摘要
Currently, PZT ferroelectric ceramic piles are bonded by using polymer based adhesive materials. Due to the low conductivity, poor aging performance and low anti-shock properties of the joints, the properties of the ferroelectric ceramic piles are greatly influenced. The joints obtained via brazing process using metal alloy solders show high strength, excellent stability and good conductivity; but due to the ferroelectric material thermal depolarization temperature limit, the traditional brazing process also cannot be applied in PZT ceramics piles connecting. This project proposes the use of a variable low-melting-point alloy as an intermediate layer of solder, and investigate the processes and mechanisms of the brazing technology based on the principle of Transient Liquid Phase bonding. The components of low melting point solder will be designed based on the thermodynamic analysis. The wetting properties of alloys on the surface of PZT ceramics will be studied. The reaction kinetics of the weld interface and the phase stability at interface will be discussed. Results of the project will provide theoretical and technical basis for brazing PZT ceramics at low temperatures. The investigation not only provides a strategy for brazing PZT ceramics at low temperature, but also overcomes the current shortcomings of the polymer adhesive joints. The project has important practical and theoretical significance.
目前工程应用中PZT陶瓷堆主要采用高分子材料粘接,存在导电性能差、易老化、耐碰撞冲击性能差等缺点。以金属合金材料作为钎料的冶金焊接具有很高的强度、优异的稳定性和良好的电导,但受铁电材料的热退极化温度所限,传统的钎焊工艺还无法应用在PZT陶瓷堆的连接中。本项目提出采用熔点可变的低熔点合金钎料(熔点<100℃)作为中间层钎料,基于瞬时液相扩散连接的工艺原理,研究在<100℃的温度下对PZT陶瓷进行冶金焊接的工艺和机理。重点研究了低温焊接合金的成分及其热力学分析设计方法,确定了Bi-Pb-Sn-Cd作为组分的四元合金焊料,其熔点约72℃、熔程1.7℃、物相组成为Bi、Pb7Bi3、Sn和Cd相;Cd与Ag在焊接时发生反应,可使四元合金焊接后再熔温度显著提升;创新提出了基于PEG200分散体系的液相分散方法,制备出平均粒径30微米、完全球形颗粒的四元合金焊粉;研发出以乙醇-乙二醇-二乙二醇单丁醚为复配溶剂的低温助焊剂,在不需要添加额外合金元素的条件下,显著提升了焊料合金的润湿性,并在100℃实现被银陶瓷的低温冶金焊接;发现Cd元素与Ag层的界面反应,是形成良好焊接接头的原因;探明了界面显微组织演化、IMC层厚度、生长速度与力学性能的关系,以及恒温时效(老化)处理对界面组织演化和性能的影响;提出向Bi-Pb-Sn-Cd中混入Ag粉、将Ag-Cd反应从界面处引入焊缝组织内部的新策略,不仅加快了再熔化温度提升速度,还抑制了焊缝组织的粗化;最终以Bi-Pb-Sn-Cd-10Ag焊膏作为中间层,在80℃/30min/0.5MPa下实现了PZT陶瓷的低温冶金连接,接头再熔化温度96℃,接头剪切强度40MPa。项目成果将为PZT陶瓷的低温焊接提供理论和技术基础,并解决PZT陶瓷无法低温冶金焊接的难题,同时所获得的连接接头也会克服目前高分子粘接接头的种种缺点,将为铁电电源性能和可靠性的提升以及器件设计自由度的扩大带来巨大的推动作用,具有重要的实际使用价值和理论意义。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.14062/j.issn.0454-5648.2018.10.02
发表时间:2018
期刊:硅酸盐学报
影响因子:--
作者:李晓东;陈应刚;杜亚能
通讯作者:杜亚能
A low temperature and air- sinterable copper- diamine complex- based metal organic decomposition ink for printed electronics
用于印刷电子产品的低温空气烧结铜二胺络合物基金属有机分解油墨
DOI:10.1039/c8tc01849a
发表时间:2018-06-28
期刊:JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
影响因子:6.4
作者:Dong, Yue;Lin, Zhijie;Sun, Xudong
通讯作者:Sun, Xudong
Fabrication of Gd2O3-MgO nanocomposite optical ceramics with varied crystallographic modifications of Gd2O3 constituent
具有不同 Gd2O3 成分晶体学修饰的 Gd2O3-MgO 纳米复合光学陶瓷的制备
DOI:10.1111/jace.15884
发表时间:2018
期刊:Journal of the American Ceramic Society
影响因子:3.9
作者:Wu Nan;Li Xiaodong;Li Ji-Guang;Zhu Qi;Sun Xudong
通讯作者:Sun Xudong
具有“回音壁”模的Er/Yb:Lu2O3多晶透明陶瓷微球光学谐振腔的可控尺寸制备及光学性能研究
  • 批准号:
    51172037
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    李晓东
  • 依托单位:
具有复合结构的Yb:YAG/YAG多晶微片激光晶体的制备研究
  • 批准号:
    50772020
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    31.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    李晓东
  • 依托单位:
国内基金
海外基金