超声波辅助ZrO2陶瓷表面镀Sn工艺及界面显微结构研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

zro₂陶瓷具有较高的强度、硬度和化学稳定性，在光学仪器、电子产品及电气设备中有着广泛的应用。服役于上述构件中的zro₂陶瓷通常需要在较低的温度下与其它组件连接起来，而低温下钎料合金与zro₂陶瓷之间具有较差的润湿性。超声波钎焊由于其无需钎剂的性能，被广泛应用于电子元器件的焊接中。目前超声波钎焊的研究主要集中在对各种材料的焊接接头力学性能和微观组织的研究、氧化膜的破碎机理的研究，而在超声波对于钎料润湿影响、超声波钎焊机理的研究还不多。

参照目前国内外超声波辅助钎焊技术的研究现状，根据超声波辅助钎焊的材料对象，目前的研究主要分为超声波辅助钎焊金属材料、超声波辅助钎焊陶瓷材料以及超声波辅助钎焊铝基复合材料。

首先，对于超声波辅助钎焊金属材料而言，主要有铝及铝合金的超声波辅助钎焊和镁及镁合金的超声波辅助钎焊。目前，faridi等研究发现，在铝及铝合金的超声波辅助钎焊中，钎焊接头强度受钎焊温度、超声时间、试件表面状态及保护气氛的影响。经化学清洗、去污及镀锡中任何一种方式处理的铝合金都能实现超声钎焊，其中经化学清洗的铝合金接头强度最高，表明钎焊之前去除接头处的氧化膜是有效的。由此可见，如果在钎焊过程中对接头区域加以保护（如在氩气气氛下进行钎焊），防止氧化膜的形成，有利于钎焊接头性能的提高。ek-sayed等研究发现，超声时间不同，钎焊接头中生成的物相也会不同：施加超声1s时，接头中只有铜和铝的固溶体，接头强度较高；超声时间为2s及以上时，接头中出现金属间化合物（如 cu₅zn₂al₃和cual₂），接头强度下降：超声时间为3s时，接头中出现裂纹；超声时间为4s时，接头中则开始出现气孔。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、了解zro₂陶瓷和sn金属的物理特性及它们之间的冶金反应特性；

2、学习掌握国内外关于氧化物陶瓷表面制备金属镀层的研究背景；

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成开题报告

第4-5周：实验材料准备及加工

第6-10周：完成实验研究，整理实验数据

4. 参考文献（12篇以上）

[1] xiao y, ji h,li m , et al.ultrasound-assisted brazing of cu/al dissimilar metals using a zn–3al filler metal[j].materials and design,2013,52:740-747

[2] fengj, daix, wangd, et al. microstructure evolution and mechanical properties of zro₂/tial joints vacuum brazed by ag–cu filler metal [j]. materials science and engineering: a, 2015, 639;739-746.

[3] cuiw, yanj, daiy, et al. building a nano-crystalline alpha-alumina layer at a liquid metal/sapphire interface by ultrasound [j]. ultrasonics sonochemistry, 2015, 22:108-112.