[[alternative]]Bonding of Inconel 600 and Al2O3 ceramic

碩士[[abstract]]本文為Inconel 600與氧化鋁接合研究，使用真空擴散接合爐進行真空硬銲接合，以Cusil-ABA作為接合活性填料。接合溫度分別為870、890、910、950℃，以掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察接合界面顯微組織並以X光能譜分析儀(EDS) 進行元素成份分析，在Inconel 600及銲料區交界處，銀(Ag)、銅(Cu)、鈦(Ti)等銲料元素有往Inconel 600擴散之跡象；在氧化鋁及銲料區交界處，鋁(Al)、氧(O)元素有往活性填料擴散之跡象，活性填料分別與Inconel 600及氧化鋁有擴散與鍵結，擴散與鍵結可以用EDS發現，可以預估鍵結能力隨者溫度提高。元素擴散分佈情形可以看出接合情形，隨者接合溫度的提高會使各個元素的擴散量隨之提高，所以在選定的幾組參數中，依據元素的擴散情況，以接合溫度為950℃時，接合時間5分鐘為較佳的接合參數。[[abstract]]The vacuum diffusion bonding technique was implemented to bond Inconel 600 and Alumina ceramic in this work.Cusil-ABA was introduced as an active metal bonding filler with bonding temperatures of 870, 890, 910, and 950℃.Using Scanning electron microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectrometer (EDS); we observed the microstructure and analyzed the various elements in the interface. The experimental results showed that silver (Ag), copper (Cu), titanium (Ti) and other metal elements have diffused toward Inconel 600 at the junction of Inconel 600 and the filler. It was also observed that aluminum (Al), and oxygen (O) elements have diffused toward metal filler at the junction of Alumina and the filler. Diffusion and bonding of the substrate materials are accomplished through penetration and capillarity of the melting filler. The bonding capacity will increases with increased temperature. Distribution of elements of diffusion situation can realize the situation of bonding. With the bonding temperature increasing, the diffusion of elements is increasing. Good bonding was achieved within 5 min at 950℃in this study.[[tableofcontents]]總目錄 致謝 I 中文摘要 II 英文摘要 III 總目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 VII 第一章 緒論 1 1.1研究動機 1 1.2文獻回顧 2 1.3研究目的 4 第二章 理論介紹 5 2.1接合技術 5 2.1.1真空硬銲及應用 6 2.1.2擴散接合 7 2.2真空度與諸多問題點 11 2.3蒸發現象 12 2.4熱膨脹係數 13 2.5氧化物的還原作用 14 2.6硬銲填料的選定 15 2.7 X光能譜分析儀原理 16 第三章 實驗方法 18 3.1實驗材料基本性質 18 3.1.1 Inconel 600 21 3.1.2氧化鋁 22 3.2試片製作 24 3.3接合參數規劃 24 3.4實驗參數 25 3.5接合介面組織觀察及分析 28 第四章 結果與討論 29 4.1擴散接合界面組織 29 4.2元素成分擴散分佈 31 4.3元素擴散分佈趨勢 34 第五章 結論 37 參考文獻 38 圖目錄 圖1-1 接合件線掃描分析 2 圖1-2 接合強度與時間關係圖 2 圖1-3 剪力值與擴散反應層厚度比較 3 圖2-1 擴散接合的過程 7 圖2-2 各元素的溫度與蒸氣壓的關係 13 圖2-3 各種氧化物的平衡解離壓 15 圖2-4 掃描式電子顯微鏡附加X光能譜分析儀 16 圖2-5 化學成份分析圖 17 圖3-1 實驗流程圖 18 圖3-2 真空擴散接合爐示意圖 26 圖3-3 硬銲製程之升溫方式 27 圖4-1 試片1接合界面之SEM圖(250倍) 29 圖4-2 試片2接合界面之SEM圖(250倍) 30 圖4-3 試片3接合界面之SEM圖(250倍) 30 圖4-4 試片4接合界面之SEM圖(250倍) 31 圖4-5 試片1元素擴散分佈趨勢 34 圖4-6 試片2元素擴散分佈趨勢 35 圖4-7 試片3元素擴散分佈趨勢 35 圖4-8 試片4元素擴散分佈趨勢 36 表目錄 表2-1地上距離與真空度的大小 12 表2-2真空度與相對不純物量及露點 13 表3-1鎳基合金的分類及用途 20 表3-2陶瓷市場與應用 21 表3-3 Inconel 600合金之化學組成 22 表3-4 Inconel 600合金之物理性質 22 表3-5 Inconel 600合金之機械性質 22 表3-6 99%氧化鋁之 (密度、吸水率、燒結溫度) 23 表3-7 99%氧化鋁之 (硬度、抗折強度、抗壓強度) 23 表3-8 99%氧化鋁之熱力特性 23 表3-9 99%氧化鋁之電氣特性 24 表3-10活性填料Cusil-ABA成分與性質 25 表3-11 Inconel 600與氧化鋁接合實驗-溫度時間參數規劃表 26 表4-1試片1之元素分析 32 表4-2試片2之元素分析 32 表4-3試片3之元素分析 33 表4-4試片4之元素分析 33[[note]]學號: 698370086, 學年度: 99[[notice]]補正完