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陶瓷/金屬的連接及應(yīng)用

時間:2020-08-28點擊次數(shù):2451

  特種陶瓷材料雖然具有優(yōu)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)件。金屬材料具有優(yōu)良的室溫強(qiáng)度、韌性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,與陶瓷材料在性能上形成了一種明顯的互補關(guān)系。使用連接技術(shù)將兩種材料可靠的結(jié)合起來,就可以充分利用各自的優(yōu)良性能,制造出滿足要求的復(fù)雜構(gòu)件。

  由于陶瓷材料與金屬材料化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)根本不同,加上陶瓷本身特殊的物理化學(xué)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(xiàn)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(gòu)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(shù)一般相差較大,當(dāng)采用熱封或者機(jī)械連接時,陶瓷與金屬的接頭處會有較大的應(yīng)力殘留,削弱接頭的力學(xué)性能甚至使接頭受到破壞開裂,因此需考慮結(jié)頭處的熱應(yīng)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(xiàn)被焊材料相互連接。

 

 

 

  固相擴(kuò)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(zhì)在高溫及一定壓力下緊密接觸,表面發(fā)生塑性變形,原子間實現(xiàn)相互擴(kuò)散,形成良好的接頭。 

  該工藝的優(yōu)點是接頭處質(zhì)量穩(wěn)定,連接強(qiáng)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(fù)雜,可滿足高溫和耐蝕條件下的應(yīng)用要求。對連接表面狀態(tài)和連接設(shè)備要求高。

 

 

客戶實驗設(shè)備:P2 真空熱壓燒結(jié)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100min(1小時40min);

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

 

  真空熱壓燒結(jié)完美的達(dá)成了客戶的實驗工藝要求,側(cè)開門結(jié)構(gòu),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(zhǔn)確,精度高,保證了擴(kuò)散連接工藝的壓制精度,整個工作區(qū)爐溫均勻性好,壓制的產(chǎn)品質(zhì)量高,金屬基材沒有出現(xiàn)過熱熔化的現(xiàn)象。 

 

 

 

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