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1、电子工艺技术第22卷第4期166ElectronicsProcessTechnology2001年7月 陶瓷—金属连接中的残余应力唐 群,楚建新,张晓勇(北京有色金属研究总院,北京 100088)摘要:对陶瓷和金属连接中造成的残余应力的产生机制、计算、测量及缓解进行了较全面的介绍:陶瓷-金属连接的残余应力主要是由于陶瓷和金属的热膨胀系数不匹配造成的,其大小受多种因素影响。残余应力对陶瓷-金属连接性能有极大影响。目前,对精密陶瓷中残余应力的计算主要采用有限元、边界元等数值方法,且主要针对简单对接接头,对实际工作中比较复杂的结构计算较少。在残余应力的测定方法中X射线衍射法
2、比较成熟。而对残余应力的缓解主要采用加应力缓解层、设计合理的连接结构、采用合理的连接工艺等方法。关键词:陶瓷;金属;连接;残余应力中图分类号:TG113.25 文献标识码:A 文章编号:1001-3474(2001)04-0166-05TheResinulStressInCeramic-metalJointTANGQun,CHUJian-xin,ZHANGXiao-yong(BeijingNonferrousMetalsInstitute,Beijing100088,China)Abstract:Themechanismoftheresidualstressf
3、ormationandthemethodsofcalculation,measurementandrelaxationthestressareintroducedcompletely.Thedifferenthotexpandcoefficientofceramicandmetalinducetheresidualstressinceramic-metaljoint,thevalueofthestressiseffectedbymanyfactors.Atpre2sent,finiteelementmethodandboundaryelementmethodareus
4、edtocalculatethevalueoftheresidualstressinceramics,moreoversuitableforthejointjoinedsimply,butthevalueoftheresidualstressofcomplicatedstructureisnotcalculatedinactualy.X-raydiffractionisthematuremethedofdeterminationtheresidualstressinceramic-metaljoint.Addingbufferlayerofstress,designi
5、ngreasonablestuctureandadoptingreason2abletecnologyarethemainmethodstorelaxtheresidualstressinceramic-metaljoint.Keywords:Ceramic;Metal;Joint;ResidualstressDocumentCode:AArticleID:1001-3474(2001)04-0166-05 精密陶瓷—金属连接是国内外研究高技术课题年五年中发表的陶瓷与金属连接的113篇文章中,之一。由于陶瓷和金属的物理、化学性能差别较大,研究应力及缓解的文章占37篇
6、,居各研究内容之[1]特别是热膨胀系数的较大差异,在陶瓷—金属连接首可见该问题的重要性。本文介绍了陶瓷—金属过程中将造成较大的残余应力,降低连接强度,甚至连接残余应力的产生机制、计算、测量及缓解情况。造成连接失败。因此,陶瓷—金属连接中残余应力1 残余应力产生机制影响因素及对接头性能影响计算、测量、缓解是工程陶瓷在应用中必须解决的关陶瓷—金属连接残余应力主要是由于陶瓷与金键问题之一。据资料统计表明日本1986年至1990属的热膨胀系数不匹配造成的。如简单地按弹性模作者简介:唐 群(1968-),女,工程师,1991年毕业于北京建材学院,现从事粉末冶金工作。楚建新(19
7、43-),男,教授级高工,1966年毕业于南开大学,现从事粉末冶金工作。2001年7月 唐 群等:陶瓷—金属连接中的残余应力167型计算,残余应力可由下式表达:力线实例之一。可以看到最大应力发生在连接面附EiEj近外表面上。陶瓷在连接温度范围内可以认为是弹σi=-σj=(αi-αj)ΔT(1)Ei+Ej性体,而金属则会发生塑性变形,采用线弹性有限元式中:E—弹性模量;可以计算陶瓷中残余应力的分布状态。α—热膨胀系数;ΔT—连接时的降温区间。从上式可以看出,Δα=αi-αj越大,残余应力越大。公式(1)可变形为:1σi=-σj
