銀銅鈦基焊料接合鈦金屬與氧化鋯之介面反應

Abstract

本實驗過去已研究氧化鋯與鈦金屬在高溫熱處理(1100o~1550oC)後之介面微觀結構反應，已經建立起ZrO2與Ti面反應生成機制，並以Zr-Ti-O三元相圖解釋微觀結構的變化路徑。經由實驗室建立Ti與ZrO2接合的基礎文獻可將至應用層面擴大到航太及太空領域之接合應用。一般接合金屬與陶瓷材料多用硬銲方式。因此，本計畫將繼續研究Ti與ZrO2接合，利用金屬焊料(Ag-Cu-Ti基焊料)來接合氧化鋯與鈦金屬。 目前利用金屬焊料(Ag-Cu-Ti基焊料)來接合氧化鋯與鈦金屬，仍有許多問題，例如: (1) ZrO2/Ag-Cu-Ti基焊料接合的介面會生成TiOx，而TiOx為TiO、TiO2或其它氧化鈦結構，仍未清楚瞭解；另外不同氧化鈦的生成對接合後的強度是否有直接的關係，仍有待釐情。(2)當TiOx生成後，Ti、Zr與O在介面處所扮演的角色是如何、對後續反應層影響為何，仍需進一步探討。(3)在Ti與銀銅基焊料接合的介面反應結果發現後續反應生成CuxTiy相，但組成與晶體結構之間的關係，仍需要加以釐清。 本實驗計畫將利用Ag-Cu-Ti基焊料接合Ti與Ti、ZrO2與ZrO2及Ti與ZrO2，接合溫度為800o~1000oC，持溫不同時間。藉由穿透式電子顯微鏡（TEM/EDS）、掃瞄式電子顯微鏡(SEM)、電子微探分析儀(EPMA)及X-射線繞射儀(x-ray)分析介面反應的微觀結構與反應機制，並進一步地量測接合強度，尋找出最佳接合條件。