【摘 要】
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红外整流罩是空对空导弹中的重要部件,罩体材料需要采用新型军用材料来实现极端环境下的功能。而蓝宝石作为单晶状态的α-Al2O3,因其具有较高的强度、热导率、高温性能以及化学稳定性等,已被广泛应用于国防工业、航天尖端领域与民用领域,是光学窗口与整流罩的理想材料。但受到自身硬脆性质与加工特性的制约,在实际应用中往往需要实现与金属之间的连接。因此基于我国新一代武器装备视窗蓝宝石与金属制造的实际应用需求,本
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红外整流罩是空对空导弹中的重要部件,罩体材料需要采用新型军用材料来实现极端环境下的功能。而蓝宝石作为单晶状态的α-Al2O3,因其具有较高的强度、热导率、高温性能以及化学稳定性等,已被广泛应用于国防工业、航天尖端领域与民用领域,是光学窗口与整流罩的理想材料。但受到自身硬脆性质与加工特性的制约,在实际应用中往往需要实现与金属之间的连接。因此基于我国新一代武器装备视窗蓝宝石与金属制造的实际应用需求,本文从接头形成机制与接头结构设计入手,通过改变钎料成分、连接工艺参数来探究其对接头组织以及性能影响,尝试采用原位反应的方式在接头中形成增强相以达到接头强化的目的,为实现高可靠蓝宝石/金属的连接提供理论基础,推动蓝宝石光窗材料在装备制造中的应用。通过在Ag-Cu-Ti钎料中添加B粉制备含B复合钎料,用其钎焊蓝宝石与Kovar合金,获得了连接情况良好的钎焊接头,典型的接头界面组织表现为蓝宝石/Ti O/TiB/Ti Fe2+Ti Nix/Ag-Cu共晶基体/Ti Fe2/Kovar合金。对此钎缝组织的形成过程可描述为:机械接触、TiB形成,Ti的扩散、形成金属间化合物与Ti O界面反应层、Ag（s,s）与Cu（s,s）析出。钎料成分与连接工艺对于接头的影响主要在于增强相的生成、界面反应层的形成以及脆性化合物的控制。钎料成分与工艺参数对接头剪切强度影响规律与界面组织的变化类似,当接头中可稳定生成增强相与陶瓷侧界面反应层同时脆性化合物分布较少时,接头的抗剪强度较高,最大抗剪强度可达140MPa,结合有限元分析方式对钎焊接头内部残余应力进行分析表明,接头内部应力峰值部位靠近界面处陶瓷,随着TiB相对含量的增加,接头残余应力峰值逐渐降低。当改变接头形式为包接之后,接头对蓝宝石限制相对更大,并调节侧面Kovar合金部分的厚度,可以有效降低接头中的应力峰值并减少应力集中现象,并在后续工程件的实际钎焊过程中得到验证。
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