目次

1引言..1

1.1扩散连接..2

1.1.1扩散连接的原理及特点2

1.1.2扩散连接的工艺3

1.2铜合金与钼的连接5

1.2.1铜合金与钼连接的背景5

1.2.2本实验的研究手段..7

2工艺实验..7

2.1材料选择..7

2.2实验仪器..8

2.3实验方案10

3结果分析11

3.1力学性能分析11

3.2组织分析13

3.2.1焊缝组织.13

3.2.2断口分析..14

3.2.3扫描电镜SEM及元素能谱分析EDS..16

3.3硬度分析19

3.4XRD分析.21

4对比分析23

结论..26

致谢..27

参考文献28

附录A剪切实验夹具图纸.29
1 引言科学技术的进步对各领域材料的性能要求越来越苛刻，除了满足一般的力学性能之外，还需要满足如高温强度、耐磨性、导热性、抗热震性等多种性能要求，而更多时候需要的是一些性能的组合。对目前已有材料来说，很难同时满足多种苛刻性能。因此，异质材料之间的连接、焊接在现代工程结构中的应用越来越多[1]。例如核聚变实验装置中的偏滤器，是重要的面向等离子体部件，承受着严酷的热疲劳，需要高熔点及超高导热性能的材料，目前其主要选择钨与铜等异质材料的连接[2]，在满足耐热性的同时提高导热能力。钼金属是一种熔点高（约2622℃）、硬度高、导电性能好的金属材料[3]，工业上主要应用于合金钢的生产，在线切割等机械领域也有较多应用；而铜金属具有极佳的导电、导热性能与加工性能。铜钼金属部分物理化学性能对比在表 1.1 中列出。可以看出，钼金属的硬度较铜金属大得多，且前者的熔点是后者的两倍多。铜合金-钼异质材料的连接目前主要应用于电子器件的封装材料，如大功率电子管、微波管等[4]。钼铜通过精密烧结或轧制制成层状复合材料时，其热膨胀系数可以通过改变 Mo 和 Cu 的厚度比得到调整和控制，与纯钼相比，提高了导电性、导热性，加工性能也得到了极大地改善，可以满足当前某些领域微电子工业发展的需要。另外，也可以使用钼层作为铜的保护材料，利用钼的高硬度及耐腐蚀的特性，满足器件苛刻的使用条件。铜钼金属在熔点、热膨胀系数及导热率等物理化学性能有很大差异，使用传统的熔焊方法进行连接时，很难获得满意的接头。具体来讲，铜与钼在熔点上的巨大差异，使熔焊温度参数难以选择，温度较低时钼无法熔化，而温度较高时铜可能气化。铜与钼在热膨胀系数上的差异，会导致焊接瞬时膨胀量不同，焊件产生明显的热变形，从而使试件失效。其次，铜与氧的亲和力与钼对比来说较大，容易被氧化，出现夹杂等缺陷。相对于熔焊方法，扩散焊是一种对同种或异种的金属、合金和非金属材料进行连接的工艺过程，它是在一定的时间范围内，通过加压和加热使对接面之间的原子相互扩散来实现连接[5]。扩散焊接头质量均匀稳定，接头尺寸灵活可控，且可以获得高的机械性能，是实现异种金属连接的主要方法之一。