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型 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)達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,壓力及位移控制準確,,精度高,,保證了擴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。