● 摘要
环路热管作为现代航天器最新的大功率高热流密度热控部件，近年来得到了大力的发展。热管等散热部件与热端部件的传热界面的性能成为制约航天器高性能、大功率以及集成化发展的主要因素。目前已有研究采用低温扩散钎焊技术实现了铝合金热管的低温装配连接，并大幅度提高了热管散热界面与热端部件的传热系数，但是该低温扩散钎焊接头的力学性能以及焊接结构服役可靠性是该技术实现工程化应用的关键环节。本文在课题组前期研究的基础上对铝合金热管低温扩散钎焊工艺进行进一步优化，重点测试了焊接接头力学性能。同时对中间层材料镓与镀层金属铜进行不同温度下的扩散实验。扩散实验的测试结果及分析为焊接接头可靠性的评估提供了一定的理论依据。
为了改善铝合金低温扩散钎焊接头的力学性能，本文讨论了不同的母材镀层、钎剂以及中间层材料对钎焊接头剪切强度的影响，并分析焊接接头形成的化合物相微观组织及元素浓度分布。当焊接温度为90℃，保温时间48h，连接压力5MPa时，优化后的焊接工艺为：铝合金表面镀层为喷涂铜后电镀银、添加无腐蚀性钎剂（松香溶于二乙二醇甲醚），中间层材料采用镓与铜粉进行配制。该工艺条件下能得到既满足钎焊接头剪切强度高于15MPa，又具有较优异可靠性的焊接接头。
实验以Ga/Cu作为二元扩散偶，采用不同的工艺参数进行扩散实验，研究二者相互反应生成界面扩散层的生长规律及反应机制，并结合扩散规律及误差函数解计算出60℃及90℃时Ga向Cu内扩散的平均扩散系数及界面扩散层内Ga的浓度分布。扩散系数的求出为后续研究中钎焊接头界面扩散层厚度的计算奠定了基础，并对铝合金热管低温扩散连接接头可靠性的评估提供了有力依据。
本文的研究实现了铝合金热管低温装配连接工艺的优化，提高了钎焊接头力学性能，并为焊接结构的可靠性评估提供了一定的理论依据，推进了该技术的工程化应用进程。