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        陶瓷金屬的連接及應用
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        陶瓷/金屬的連接及應用


          特種陶瓷材料雖然具有優異的絕緣(大部分陶瓷)、耐高溫、抗腐蝕性能及耐磨性能,但其脆性大,加工性能很差難以制備出大型或者是形狀復雜的結構件。金屬材料具有優良的室溫強度、韌性、導電性和導熱性,與陶瓷材料在性能上形成了一種明顯的互補關系。使用連接技術將兩種材料可靠的結合起來,就可以充分利用各自的優良性能,制造出滿足要求的復雜構件。

         

          由于陶瓷材料與金屬材料化學鍵結構根本不同,加上陶瓷本身特殊的物理化學性能,因此無論是與金屬連接還是陶瓷自身的連接都存在不少的難題。其主要體現在如下兩個問題,其一:陶瓷材料主要由離子鍵和共價鍵組成,金屬材料則主要是由金屬鍵構成,二者幾乎不浸潤,因此需要考慮陶瓷與金屬材料的潤濕性問題,其二:兩者的線膨脹系數一般相差較大,當采用熱封或者機械連接時,陶瓷與金屬的接頭處會有較大的應力殘留,削弱接頭的力學性能甚至使接頭受到破壞開裂,因此需考慮結頭處的熱應力緩解問題。

         

          常見的連接方式是采用釬焊工藝,利用熔點低于被焊材料的金屬或非晶材料做釬料,加熱到低于被焊件母材熔點,高于釬料熔點溫度,利用融化的釬料來潤濕母材、填充焊縫,實現被焊材料相互連接。

         

         

          固相擴散連接是目前研究較多的耐高溫陶瓷/金屬連接方式,其工作原理是:兩個同種或異種材質在高溫及一定壓力下緊密接觸,表面發生塑性變形,原子間實現相互擴散,形成良好的接頭。

         

          該工藝的優點是接頭處質量穩定,連接強度高,可焊接較大截面的接頭,一次可焊多個接頭,效率較高,可增加中間層,對陶瓷材料無需表面金屬化。但該法工藝過程復雜,可滿足高溫和耐蝕條件下的應用要求。對連接表面狀態和連接設備要求高。

         

         

        客戶實驗設備:P2 真空熱壓燒結多功能一體爐

         

        實驗步驟:

           1、抽真空(抽至10-2Pa);

           2、升溫加熱(升溫至1250℃,升溫速率15/min);

              3、1250℃保溫100min1小時40min);

              4、1250℃保溫15min時開始(加壓)加力6t,加力過程持續60min(溫度1250℃);

           5、加力6t完成之后保壓15min(溫度仍為1250℃);

           6、卸載壓力,10min壓力卸載至0(溫度仍為1250℃)

           7、壓力卸載完成,隨爐從1250℃自動降溫至室溫。

         

        實驗圖集

         

         

        產品動圖

         

           

          真空熱壓燒結完美的達成了客戶的實驗工藝要求,側開門結構,非常適合大尺寸的模具裝卸,操作方便。實驗過程中,壓力及位移控制準確,精度高,保證了擴散連接工藝的壓制精度,整個工作區爐溫均勻性好,壓制的產品質量高,金屬基材沒有出現過熱熔化的現象。