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188宝金博页面版: 陶瓷与金属连接的研究现状

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内容提示: 第十二次全国焊接学术会议论文集 俘 掳 陶 瓷 与 金 属 连 接 的 研 究 现 状 哈 尔滨工业大学现代焊接生产技 术国家重点实验 室( 150001) 李卓然顾伟冯吉才 摘要陶瓷具有耐磨、 耐高温、 高硬度和抗腐蚀等许多优良性能, 在宇航、 能源等领域有着重要应用。但是, 陶 瓷在常温下韧性差, 难以制备复杂形状的零件。采用连接技术制备陶瓷/ 金属复合构件, 既可以利用陶瓷材料优异 的高温性能, 又可以发挥出金属材料的塑性和韧性 , 满足现代工程应用的需要。文中对陶瓷与金属的连接方法作 了综述, 钎焊与扩散连接依然是最常用的连接方法 , 界面反应是陶瓷与金属连接...

文档格式:PDF | 页数:6 | 浏览次数:34 | 上传日期:2013-12-31 09:24:43 | 文档星级:
第十二次全国焊接学术会议论文集 俘 掳 陶 瓷 与 金 属 连 接 的 研 究 现 状 哈 尔滨工业大学现代焊接生产技 术国家重点实验 室( 150001) 李卓然顾伟冯吉才 摘要陶瓷具有耐磨、 耐高温、 高硬度和抗腐蚀等许多优良性能, 在宇航、 能源等领域有着重要应用。但是, 陶 瓷在常温下韧性差, 难以制备复杂形状的零件。采用连接技术制备陶瓷/ 金属复合构件, 既可以利用陶瓷材料优异 的高温性能, 又可以发挥出金属材料的塑性和韧性 , 满足现代工程应用的需要。文中对陶瓷与金属的连接方法作 了综述, 钎焊与扩散连接依然是最常用的连接方法 , 界面反应是陶瓷与金属连接的核心问题, 对接头性能起决定作 用 。在对 陶瓷与金属 的界 面反应研 究中 , 目前还 主要局 限在试验 研究上 , 缺乏 系统 性 和理论性 。尤 其对 多元 多相 反应过程 , 不同相形成次序规律及成长模 型都 是亟待解 决的难题。 关键词 : 陶瓷中图分 类号 : TC -,44 金属连接方法 0序 言 工程陶瓷具有耐高温 、 高强度 、 高硬度 、 高耐磨性 、 抗腐蚀等许 多优 良的性 能 , 在冶金 、 宇航 、 能源 、 机械 、 光学等领域有着重要应用 ¨j。但是 , 陶瓷在常温下韧 性差 , 难以制备复杂形状 的零件。只有将金属 的强韧 性与陶瓷的耐磨性 、 耐腐蚀性 、 耐 高温性结 合起来 , 才 能成为理想的结构材料。虽然金属材料的塑性及韧性 优于陶瓷材料 , 但高温下( > 1 100 o C ) 金属材料的力学 性能低。因此 , 如果采用连接技术制备陶瓷/ 金属复合 构件 , 既可以利用陶瓷材料优异的高温性能 , 又可 以发 挥出金属材料的塑性和韧性 , 满足现代工程应用 的需 要 。 由于陶瓷材料 与金 属材料化学键结构根本不 同 , 加上陶瓷本身特殊的物理化学性能, 因此 , 无论是与金 属连接还是 陶瓷 自身 的连接都存 在不少 的特 点与难 点 。陶瓷的连接有 两个主要问题需要解决 , 一是 陶瓷 与金属 的润湿性 问题 ; 另一个是应力 的缓解 问题。对 于前一 问题可以通过陶瓷金属化或利用活性金属元 素 加以解决 , 对 于后一 问题 , 通常采 用添加 中间层 的方 法。中间层的选择依据有两种观点 , 一是采用塑性 中 间层 , 一是采用线膨胀系数与陶瓷相适应的中间层。 1 研 究现 状 1. 1 钎焊连接 在 陶瓷与金属 的钎焊连接 中, 钎料在 陶瓷上 良好 收稿 日期 : 2007 —11 — 30 的润湿性能是实现有效冶金连接的前提。根据改善润 湿性的不同 , 陶瓷与金属 的钎焊可分为两类 : 一类是先 对陶瓷表面进行金属化处理 , 再使用常规钎料连接 , 称 为间接钎焊 ; 另一类是直接采用含有活性金属元 素的 钎料进行连接 , 又称为直接钎焊或活性钎焊。 1. 1. 1 陶瓷表面金属化 用于陶瓷 表面 预金 属化 的方 法 主要有 Mo —Mn 法 、 化学镀 、 气相沉积和离子注入等 。Mo —Mn 法提 出 较早 , 是现代 陶瓷金属化 的基础 。由于耗时耗能 , 目前 很少采用。气相沉积法包括物理气相沉积 ( PVD) 、 化 学气相沉积 ( CVD) 和等离子反应法。 文献[ 2] 提 出一种 陶瓷表 面多元离子复合渗镀合 金化方法。图 1 为复合渗镀合金设备示 意图 J , 采用 该方法对 Si N 陶瓷表面进 行 c u —Ti 复合渗镀 , 然后 在复合渗镀真空设备中进行渗镀 cu —Ti 的 Si N 陶瓷 与金属的钎焊。在较低 的真空度下实现 陶瓷/ 金属钎 焊, 为陶瓷/ 金属钎焊连接提供了一个新方法。 文献 [3] 为提高陶瓷金属化层 的焊接性能 , 提 出了 种 陶瓷二次金属化镀镍工艺。采用 pH 值 为 5 — 6 的 弱酸性电镀液 , 按照一定的工艺操作 , 最后再经过烧镍 即可得到外观平整 、 光亮 、 结合力 良好 的二次金属化镀 镍层。通过 两次金 属化使 陶瓷与金 属达 到有效 的连 接 , 这种方法 已经在微 电子行业 和航空航 天等领域 中 应 用 。 1. 1. 2活性钎焊 活性钎焊不需对 陶瓷表 面预金属化 , 工艺过程 相 对简单 。陶瓷与金属的钎焊要 比金属间的钎焊连接复 一2008 年第§ 期 5 5 维普资讯 http://www.cqvip.com

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