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陶瓷/金属的连接及应用
发布时间:2020-08-28 点击量:133

  特种陶瓷材料虽然具有优异的绝缘(大部分陶瓷)、耐高温、抗腐蚀性能及耐磨性能,但其脆性大,加工性能很差难以制备出大型或者是形状复杂的结构件。金属材料具有优良的室温强度、韧性、导电性和导热性,与陶瓷材料在性能上形成了一种明显的互补关系。使用连接技术将两种材料可靠的结合起来,就可以充分利用各自的优良性能,制造出满足要求的复杂构件。

  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难题。其主要体现在如下两个问题,其一:陶瓷材料主要由离子键和共价键组成,金属材料则主要是由金属键构成,二者几乎不浸润,因此需要考虑陶瓷与金属材料的润湿性问题,其二:两者的线膨胀系数一般相差较大,当采用热封或者机械连接时,陶瓷与金属的接头处会有较大的应力残留,削弱接头的力学性能甚至使接头受到破坏开裂,因此需考虑结头处的热应力缓解问题。

  常见的连接方式是采用钎焊工艺,利用熔点低于被焊材料的金属或非晶材料做钎料,加热到低于被焊件母材熔点,高于钎料熔点温度,利用融化的钎料来润湿母材、填充焊缝,实现被焊材料相互连接。

 

 

 

  固相扩散连接是目前研究较多的耐高温陶瓷/金属连接方式,其工作原理是:两个同种或异种材质在高温及一定压力下紧密接触,表面发生塑性变形,原子间实现相互扩散,形成良好的接头。 

  该工艺的优点是接头处质量稳定,连接强度高,可焊接较大截面的接头,一次可焊多个接头,效率较高,可增加中间层,对陶瓷材料无需表面金属化。但该法工艺过程复杂,可满足高温和耐蚀条件下的应用要求。对连接表面状态和连接设备要求高。

 

 

客户实验设备:P2 真空热压烧结多功能一体炉 

 

 

   实验步骤:

    1、抽真空(抽至10-2Pa);

  2、升温加热(升温至1250℃,升温速率15℃/min);

  3、1250℃保温100min(1小时40min);

  4、1250℃保温15min时开始(加压)加力6t,加力过程持续60min(温度1250℃)

  5、加力6t完成之后保压15min(温度仍为1250℃);

  6、卸载压力,10min压力卸载至0(温度仍为1250℃);

  7、压力卸载完成,随炉从1250℃自动降温至室温。

 

实验图集

 

  真空热压烧结完美的达成了客户的实验工艺要求,侧开门结构,非常适合大尺寸的模具装卸,操作方便。实验过程中,压力及位移控制准确,精度高,保证了扩散连接工艺的压制精度,整个工作区炉温均匀性好,压制的产品质量高,金属基材没有出现过热熔化的现象。 

 

 

 

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