工业气氛下电流场辅助Ni-ZrO_(2)陶瓷扩散焊

目的研究电流驱动下金属Ni向ZrO_(2)陶瓷的定向扩散以及界面化学反应,实现两者在工业气氛下的快速连接。方法在1200℃下采用独特的电流场耦合扩散焊连接系统制备Ni-ZrO_(2)扩散偶样品。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对不同直流电参数(电流密度0~5.09 mA/mm^(2))下制备的样品界面焊缝形貌以及原子分布进行观察和解析;测试Ni-ZrO2扩散偶的剪切强度,并结合不同样品的界面微观结构演变初步揭示电流场辅助Ni-ZrO_(2)的连接机制。结果电流场有效地促进了工业气氛下金属-陶瓷界面的交互作用,当电子流由金属Ni指向ZrO_(2)陶瓷时,界面反应层厚度随着电流密度的增大而持续增大;样品接头的连接强度随着电流强度的增大呈先升高后降低的趋势,在1200℃下通电(电流密度为3.82 mA/mm^(2))5 min时得到最佳剪切强度164 MPa。结论施加直流电场引发的金属电迁移效应和固体电解质陶瓷中氧离子的定向运动是促进界面互扩散以及化学反应的重要原因,而局部的过度“失氧”容易导致陶瓷结构和功能特性丧失。与高真空环境相比,在工业气氛下界面附近较高的氧浓度抑制了陶瓷变质,使焊接接头在电流强度较大时仍然保持了较高的剪切强度。