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1、材料导报年月第卷第期一‘陶瓷金属焊接的方法与技术‘‘钱耀川丁华东傅苏黎装甲兵工程学院装备再制造工程系,北京装甲兵工程学院训练部,北京目一,,、、、摘要概述了陶瓷金属焊接的特点综述了常见的种焊接方法包括针焊扩散连接过渡液相连接自芡延高温合成连接、热压反应烧结连接和摩擦焊等,重点介绍了它们的工艺特点和研究现状。在此基础上,比较了各种方法的优缺点和适,一。用范围并时陶瓷金属焊接的研究前景进行了展望一关键词陶瓷金属连接焊接钎焊扩散连接中图分类号文献标识码‘‘,眼眼,块场,,眼明眼,,吃,,、呀一,一即川,眼,,瓷与金属化学键结构的根本不同以及陶瓷本身特殊的物理化学引言
2、性质决定了陶瓷与金属的焊接存在以下的特点和难点川陶瓷材料具有优异的耐高温、耐磨损、抗腐蚀性能和密度陶瓷通常很难被熔化的金属润湿、,、、电子、,通过加热连接陶低绝缘性好的特点在汽车军工航空航天等领域具有陶瓷与绝大多数金属的热胀系数差大广阔的应用前景。然而陶瓷塑性差、脆性高的特点一方面造成瓷与金属时,接头中易产生残余应力,削弱了接头的力学性能了形状复杂的陶瓷零件加工成型困难,另一方面决定了其在单陶瓷热导率低,耐热冲击能力弱,集中加热易产生裂纹,独使用过程中抵抗热应力和冲击载荷的能力差。根据使用要求故应减小焊接区域的温度梯度,并控制加热和冷却速度,一,硬度,不易变形
3、,选择有效的连接方法将陶瓷与金属连接起来获得陶瓷金属复陶瓷熔点高和强度高扩散连接时要求合构件,能把二者的优点结合起来,充分发挥陶瓷材料的优异性被连接体表面非常平整清洁能并拓宽其应用范围。大部分陶瓷导电性很差或基本不导电,很难采用电焊方、’。。二〕法陶瓷与金属的连接方法主要分为机械连接粘接和焊接连接一金属焊接中的目前用于连接陶瓷和金属的机械连接方法主要包括栓接和热归结到陶瓷两个关键问题一是改善金属在,。,。套但这两种方法均有很大的局限性栓接需要在陶瓷上钻孔陶瓷表面的润湿二是缓解焊接接头的残余应力目前解决第加工难度大,且接头缺乏气密性热套则会产生很大的残余应一个问
4、题主要依靠陶瓷表面金属化或在普通钎料中添加活性元力,且为保证有效的气密性连接件工作温度不能过高。粘接操素第二个问题则主要采用添加中间层的办法,既可以是塑性中,,,,。作简单接头气密性好但强度通常较低且不适合在高温下使间层也可以是热胀系数与陶瓷相适应的中间层,。用长期使用时接头性能还会随粘接剂的老化而下降与上述一,,,陶瓷金属焊接的方法两种方法相比焊接接头强度高耐高温又能保证一定的气密,,。,一。性且对连接件几何形状和尺寸要求不高适用范围更广因几十年来人们相继研究了多种陶瓷金属焊接方法在这,一。些方法中,较,此外还有过渡液相连此陶瓷金属焊接方法的研究已成为人们关
5、注的热点为成熟的是钎焊和扩散连接接、自蔓延高温合成连接、热压反应烧结连接、摩擦焊等。一,陶瓷金属焊接的特点钎焊焊接用于连接金属已经相当成熟。然而由于陶瓷与金属性在陶瓷与金属的钎焊连接中,钎料在陶瓷上良好的润湿性质上的巨大差异,常规的焊接方法并不适用于二者的连接。陶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,武器装备预研重点基金项目钱耀川男,年,硕士生一生一陶瓷金属焊接的方法与技术钱耀川等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界面反应,连接陶瓷与金属时一般都采用有中间层的间接扩散理,再使用常规钎料连接,称为间接钎焊另一类是直接采用含连接
6、。连接过程中,陶瓷与金属的连接表面在一定的高温和压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力作用下相互靠近,金属局部发生塑性变形,二者接触面积增。,,。焊加原子间发生相互扩散从而形成冶金接合、、,用于陶瓷表面预金属化的方法主要有法化学镀一。,表陶瓷金属真空活性钎焊工艺参数及接头性能气相沉积和离子注人等比〕,法提出较早是现代陶瓷。。连接温度保温时间剪切强度金属化的基础其一般工艺过程为将无与的粉末用接头类型钎料文献粘接剂粘到陶瓷表面,在口的或中烧结,表了’’面形成玻璃相,同时部分金属氧化物被还原,产生金属表面层,代无厂傀了心盯最后在表面涂上一层金属常用
7、镍。一法由于耗时耗能,一尸厂目前很少采用。化学镀也成功用。张永清代铸铁二于陶瓷表面的金属化一等用化学镀的方法在仆陶瓷表面镀,厚度约“,然代铸铁一,,后在辉光钎焊炉中用钎料与钢钎焊连接接头剪。、乏,切强度达到了气相沉积法包括物理气相沉积、化学气相沉积】和等离子反应法。对于、等非氧、、、、,。影响扩散连接的参数主要有温度压力时间气体介质母化物陶瓷与金属的连接大多采用】〕法川文献介绍了,、一种应用脉冲等离子束和】法对认陶瓷预金属化表面材表面状态和中间层的选择等其中最主要的是温度压力和时。,改性的方法,、间温度影响被焊材料的屈服强度和原子扩散行为对消除孔次脉冲后陶瓷表
8、面形成纳米尺度厚度的,、‘,膜,再用〕
