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《陶瓷基復合材料_金屬焊接研究現(xiàn)狀》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、8·專題綜述·焊接技術(shù)第36卷第4期2007年8月文章編號:1002-025X(2007)04-0008-04陶瓷基復合材料/金屬焊接研究現(xiàn)狀1,2111沈孝芹,李亞江,王娟,黃萬群(1.山東大學材料液態(tài)結(jié)構(gòu)及其遺傳性教育部重點實驗室,山東濟南250061;2.山東建筑大學機電學院,山東濟南250101)摘要:由于用粒子、晶須或纖維增韌的陶瓷基復合材料具有良好的耐磨和耐腐蝕性,是目前備受重視的新型結(jié)構(gòu)材料,用焊接的方法將其與金屬焊接制成復合構(gòu)件可推廣應(yīng)用。介紹了陶瓷/金屬常用焊接方法的特點及連接機理,著重討論了釬焊和擴散焊方法,并對陶瓷
2、基復合材料/金屬的焊接研究現(xiàn)狀進行了分析。關(guān)鍵詞:陶瓷基復合材料;金屬;焊接中圖分類號:TG44;TB333文獻標識碼:A陶瓷與金屬母材之間的釬料在高溫下熔化,其中的活性組元與1引言陶瓷原料發(fā)生化學反應(yīng),形成穩(wěn)定的反應(yīng)梯度層使2種材料結(jié)現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,要求材料能在各種茍刻的環(huán)境下可靠地合在一起。陶瓷/金屬釬焊一般分為間接釬焊和直接釬焊。工作。用粒子、晶須或纖維增韌增強的陶瓷基復合材料間接釬焊(也稱兩步法)是先在陶瓷表面進行金屬化,再(ceramicmatrixcomposite,簡稱CMC)是目前備受重視的新型用普通釬料進行釬焊。進行陶
3、瓷預金屬化的方法最常用的是結(jié)構(gòu)材料,具有高強度、高耐磨、抗氧化、耐腐蝕等優(yōu)良性Mo-Mn法,此外還有物理氣相沉淀(PVD)、化學氣相沉積能,在航空航天、機械、汽車、冶金、化工、電子等方面具有(CVD)、熱噴涂法以及離子注入法等。間接釬焊連接工藝復雜,廣闊的應(yīng)用前景。但陶瓷材料固有的硬度和脆性使其難以加其應(yīng)用受到了一定限制。工、難以制成大型或形狀復雜的構(gòu)件,因而在工程應(yīng)用上受到直接釬焊法(也稱一步法)又叫活性金屬釬焊法,是在釬了很大限制。解決其實用化的最好方法之一是將其與塑性及韌料中加入活性元素,如過渡金屬Ti,Zr,Hf,Nb,Ta等,
4、通過性高且抗溫度沖擊能力強的金屬材料連接起來制成復合構(gòu)件使化學反應(yīng)使陶瓷表面發(fā)生分解,形成反應(yīng)層。反應(yīng)層主要由金用,充分發(fā)揮2種材料的性能優(yōu)勢,彌補各自的不足。屬與陶瓷的化合物組成,這些產(chǎn)物大部分情況下表現(xiàn)出與金屬Al2O3,Zr2O,Si3N4,SiC等單相陶瓷與金屬的連接技術(shù)已相同的結(jié)構(gòu),因此可以被熔化的金屬潤濕。直接釬焊法可使陶有了較大進展,但CMC是由多種不同物質(zhì)組合而成的多相材瓷構(gòu)件的制造工藝變得簡單,成為近年來國內(nèi)外研究的熱門料,在連接CMC與金屬時,除考慮單相陶瓷與金屬的連接問[2~4]。直接釬焊陶瓷的關(guān)鍵是使用活性釬料,
5、在釬料能夠潤濕題,還應(yīng)同時考慮連接方法與材料對基體材料和加強材料的適陶瓷的前提下,還要考慮高溫釬焊時陶瓷與金屬熱膨脹差異會應(yīng)性,還應(yīng)考慮避免加強相與基體之間的不利反應(yīng)以及不能造引起裂紋。在陶瓷和金屬之間插入中間緩沖層可有效降低殘余成加強相(如纖維)的氧化與性能的降低等[1],因此復合陶瓷應(yīng)力,提高接頭強度。直接釬焊的局限性在于接頭的高溫強度與金屬的連接更加困難。本文在綜述單相陶瓷/金屬焊接現(xiàn)狀較低及大面積釬焊時釬料的鋪展問題。的基礎(chǔ)上對陶瓷基復合材料/金屬的焊接現(xiàn)狀進行了分析。2.2擴散焊擴散焊是陶瓷/金屬連接最常用的另一種方法,是指在
6、一2陶瓷/金屬的焊接方法定的溫度和壓力下,被連接表面相互靠近、相互接觸,通過使陶瓷/金屬連接研究發(fā)展到今天,已經(jīng)有很多連接方法,局部發(fā)生塑性變形,或通過被連接表面產(chǎn)生的瞬態(tài)液相而擴大主要有:①粘合劑粘接;②機械連接;③自蔓延高溫合成連被連接表面的物理接觸,然后結(jié)合層原子間相互擴散而形成整接;④熔焊;⑤釬焊;⑥擴散焊等。體可靠連接的過程。其顯著特點是接頭質(zhì)量穩(wěn)定、連接強度2.1釬焊高、接頭高溫性能和耐腐蝕性能好。根據(jù)被焊材料的結(jié)合及加釬焊是陶瓷/金屬連接最常用的方法之一,其原理是利用壓方式,擴散焊可分為固相擴散焊和瞬間液相擴散焊收稿日期:
7、2007-01-15;修回日期:2006-06-15(Transientliquidphasebonding,簡稱TLPB)等。基金項目:山東省優(yōu)秀中青年基金資助項目(2006BS04004)固相擴散焊中,連接溫度、壓力、時間及焊接表面狀態(tài)是WeldingTechnologyVol.36No.4Aug.2007·專題綜述·9影響擴散焊接的主要因素。固相擴散連接中界面的結(jié)合是靠塑料間的界面焊合反應(yīng)對接頭的形成和性能有極大的影響。而且性變形、擴散和蠕變機制實現(xiàn)的,其連接溫度較高,陶瓷/金陶瓷和金屬的線膨脹系數(shù)和彈性模量差別很大,在焊接加熱和
8、屬固相擴散連接溫度通常為金屬熔點的0.9倍,由于陶瓷和金冷卻的過程中,接頭界面附近產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力,屬的熱膨脹系數(shù)和彈性模量不匹配,易在界面附近產(chǎn)生高的殘一般在焊接接頭的陶瓷側(cè)產(chǎn)生裂紋并引發(fā)斷裂[
