用Zr/Nb复合中间层连接SiC陶瓷与Ni基高温合金

采用Zr/Nb耐高温复合中间层 ,通过真空压力扩散焊连接SiC陶瓷和Ni基高温合金 (GH12 8) .研究了连接温度、连接压力和高温保温时间对试样连接强度的影响 .通过正交优选实验 ,确定出最佳工艺参数 :10 70℃ ,2 0min ,11.5MPa ,并根据此工艺制取了完整的陶瓷 /金属连接件 ,其抗弯强度达到了陶瓷母材强度的 5 2 % .微观结构研究表明 ,在界面处发生了元素的互扩散 ,生成了反应扩散层 ,实现了良好的冶金结合 ;同时 ,由于SiC陶瓷中存在开孔 ,从而中间层金属通过塑性流动进入空隙 。

Si C 陶瓷与镍基高温合金的热压反应烧结连接

采用 Ｔｉ Ｎｉ Ａｌ 金属复合焊料粉末， 利用 Ｇｌｅｅｂｌｅ １５００ 热模拟机以自阻加热方式对镍基高温合金和 Ｓｉ Ｃ 陶瓷进行热压反应烧结连接研究， 获得了强度为７０ Ｍ Ｐａ （ Φ１０ ｍ ｍ ×５０ｍ ｍ 圆棒非标准试样， 四点抗弯强度） 的焊接件。微观结构分析表明铝可以通过渗透到陶瓷的非封闭孔隙中或与陶瓷发生界面反应而形成比较牢固的接头。分析了焊缝区焊料中的孔洞对缓解焊接应力的作用。

SiC陶瓷/SiC陶瓷及SiC陶瓷/Ni基高温合金SHS焊接中的界面反应及微观结构研究

采用加压自蔓延高温合成（ＳＨＳ） 焊接工艺，连接ＳｉＣ陶瓷／ＳｉＣ陶瓷以及ＳｉＣ陶瓷／Ｎｉ 基高温合金． 为了得到牢固的界面结合，实验了多种焊料配方． 而且基于润湿性、亲合性、ＳＨＳ起爆温度及界面反应的可能性等多方面的考虑，设计并实验了多层焊料配方． 微观结构显示，液相反应产物对ＳｉＣ 陶瓷的润湿性很好． 液相能够渗入陶瓷的表面开孔之中，而且界面结合很好． 成分分析证实，界面处发生了界面扩散，这有助于界面结合强度的提高．

陶瓷-金属焊接的方法与技术

概述了陶瓷-金属焊接的特点。综述了常见的6种焊接方法,包括钎焊、扩散连接、过渡液相连接、自蔓延高温合成连接、热压反应烧结连接和摩擦焊等,重点介绍了它们的工艺特点和研究现状。在此基础上,比较了各种方法的优缺点和适用范围,并对陶瓷-金属焊接的研究前景进行了展望。

陶瓷/金属的自蔓延高温合成焊接研究现状

陶瓷与金属是两类组织结构及物化性质相差悬殊的材料 ,将两者接合在一起 ,必将成为一种具有较大应用潜力的新型结构材料。本文在对陶瓷与金属的性能进行比较的基础上 ,阐述了自蔓延高温合成焊接陶瓷 /金属的特点 ,并综述了自蔓延高温合成焊接陶瓷

SiC陶瓷与Ni基高温合金连接件应力的有限元分析

陶瓷与金属连接具有重要的工程应用背景,然而却面临诸多技术难关,连接件的热应力缓解便是其中之一。本文作者采用弹性有限元方法,对采用不同材料作为中间层得到的实际连接尺寸的SiC陶瓷与Ni基高温合金连接件的应力进行计算,并结合各种材料的塑性对连接件的应力进行定性分析。计算结果表明,SiC陶瓷与Ni基高温合金直接连接产生的热应力很大。最大轴向拉应力位于陶瓷近缝区,导致连接件强度偏低或断裂。采用功能梯度中间层或软金属中间层能在一定程度上缓解热应力;硬金属中间层虽然不能缓解应力,但能改善应力分布状态,使最大轴向拉应力迁移出比较薄弱的陶瓷一侧,有利于连接强度的提高;采用软、硬金属复合中间层具有较好的缓解应力和改善应力分布的效果,但却较多地增加了连接件的界面,有可能导致负面效应,在实际工程应用中需要根据具体情况,权衡利弊,综合考虑。

带有中间过渡层的Si_3N_4/Q235钎焊接头残余应力数值模拟

应用有限元软件ANSYS,对带有中间过渡层的Si3N4陶瓷与Q235金属钎焊接头的残余应力进行了三维有限元分析。分析了从高温1053K冷却到室温时接头残余应力的大小和分布情况,讨论了被连接材料本身结构形状尺寸、过渡层性能与厚度等因素对残余应力的影响规律,比较了有过渡层的方棒接头试件和圆棒接头试件残余应力的特征。这些分析结果,为工程实际提供有意义的参考。

陶瓷/金属焊接应力的数值计算与分析

陶瓷/金属焊接过程中容易产生残余应力,将影响到产品的可靠性。应用薄壳理论推导的理论公式对典型焊接结构的应力分布进行了理论计算,同时应用ANSYS有限元分析软件对该结构的应力进行了数值计算。结果表明理论计算与有限元分析结果一致,同时ANSYS可以给出详细的应力分布,完全可以应用于陶瓷/金属焊接的应力计算。

采用复合钎料钎焊Si_3N_4陶瓷

采用TiN/Ag-Cu-Ti复合钎料连接S i3N4陶瓷材料,采用扫描电镜观察了接头组织。TiN颗粒与Ag-Cu组织结合紧密,并未与钎料基体进行反应,在钎缝中分布比较均匀,形成了局部金属基复合材料组织。由于颗粒与液态钎料之间能够形成较强的毛细作用,提高了活性元素Ti扩散的能力,Ti元素能够充分扩散到钎料与母材的界面上进行反应,生成一层致密的反应层。接头抗剪强度表明,在一定范围内,采用复合钎料可以明显提高接头强度。

带Nb膜中间层的Cu/α-Al_2O_3的扩散焊接

采用扫描和透射电镜、能谱分析、X射线衍射和 4点弯曲试验研究了Nb膜中间层对单晶Cu与单晶α -Al2 O3 的扩散焊接特性以及接头组织和性能的影响。结果表明 ,通过电子束蒸镀获得的多晶Nb膜中间层扩散焊后具有织构组织 ,其密排面 (110 )平行于Al2 O3 的 (0 0 0 1)基面。Nb膜中间层的加入显著提高了Cu/Al2 O3 扩散焊接头的断裂能量 ,而扩散焊接温度可以与无Nb膜中间层时保持不变。带Nb膜中间层的Cu/Al2 O3接头所具有的高断裂能量是由于Nb与Al2 O3 较强的键合以及断裂时金属侧较大的塑性变形功二者综合作用的结果。透射电镜观察表明 ,在Cu/Al2 O3 扩散焊接头的界面附近存在大量位错。

陶瓷/金属扩散焊接

本文运用热弹塑性有限元分析技术研究由于陶瓷与金属之间不同性质而引起的残余应力的影响,并对2D与3D FEM进行了比较分析.此外.还设计了陶瓷/金属扩散焊的过渡层.试验结果表明三点弯曲强变平均值在室温和800℃下分别是150MPa和201MPa(HPSN/K—500)以及149.4MPa和144.9MPa(HPSN/18—8—Ti).

陶瓷和金属的钎焊

综述陶瓷与金属钎焊时界面的形成、界面反应和界面残余应力等界面理论，介绍陶瓷钎焊所用钎料及典型工艺方法．

陶瓷/金属焊接技术与残余应力研究现状

随着加工制造难度增大与服役环境恶劣化,对材料的综合性能提出了更高要求。将金属与陶瓷焊接在一起能克服各自缺点,满足矿山机械等方面运用要求,而二者焊接接头的残余应力问题较为棘手。本文综述了金属/陶瓷焊接的多种方法,总结了陶瓷与金属焊接残余应力状态与分布规律,对目前残余应力的缓解途径进行了归纳,并提出应将梯度陶瓷的构建与数值模拟分析作为缓解金属与陶瓷等异种材料焊接残余应力的研究重点。

结构用陶瓷接合述评

评述了制造高质量结构件接头的可行方法及其主要问题。论述了几种发展前景好的接合方法:熔焊、活性金属钎焊和间接扩散接合,并介绍了其它几种新颖特殊的接合方法:压铸法钎焊接合、电场辅助接合、超声波接合和微波接合。

残余应力对Si_3N_4/S45C连接体强度的影响

本文主要就Si3N4／S45C连接体在插入软金属及附加热循环的情况下，使残余应力发生变化，而讨论其对抗弯强度的影响．其结果为：（1）Si3N4表面边缘处的拉伸应力是影响连接体强度的主要原因．（2）抗弯强度和残余应力具有σ0＝-1．63σ＋658．1的线性关系．（2）周期性热循环对连接体的残余应力及抗弯强度有较大的影响；即发生加工硬化等使残余应力上升，产生裂纹等导致强度下降．

降低陶瓷-金属钎焊残余应力的方法

采用施加轴向压力的方法以降低陶瓷－金属钎焊接头的残余应力．结果表明：轴压在一定范围内，降低残余应力的效果较明显．

陶瓷/金属异质钎焊连接研究进展

钎焊作为制造业中材料连接较广泛的方法之一,在医疗、电力电子和汽车等领域应用广泛,各国学术界认为钎焊是陶瓷/金属异质连接中最有效、最具有发展潜力的连接方式。本文主要对近20年各国有关陶瓷/金属钎焊异质连接的研究报道进行详细综述。首先综述了陶瓷/金属钎焊的研究概况,其次分别从氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、陶瓷基复合材料4种陶瓷材料方面以及活性金属钎焊、空气反应钎焊、接触反应钎焊、玻璃钎焊和超声波辅助钎焊5种钎焊方法详细评述陶瓷/金属异质钎焊的研究进展。然后介绍了陶瓷/金属异质钎焊在医疗、电力电子和汽车领域的应用,最后指出陶瓷/金属异质钎焊技术研究和发展过程中存在的不足,并展望陶瓷/金属异质钎焊技术未来发展的方向,为陶瓷/金属异质材料连接的相关研究和工程应用提供理论依据和技术支撑。