陶瓷与金属扩散连接和场致扩散连接研究现状和进展

连接技术是材料加工和实际工程应用的热点内容,而扩散连接技术是实现陶瓷和金属可靠连接的主导方法之一.主要介绍了扩散连接的工艺、接头元素扩散与界面反应以及残余应力分析等,并在此基础上简介了场致扩散连接的工艺及其界面反应机理,突出了其温度低、时间短、压力小以及简便的工艺特点.     

陶瓷/金属钎焊与扩散连接的研究现状

工程陶瓷由于具有优异的综合性能,在许多领域得到广泛应用,但其加工性能差,通常需要与金属组成复合结构.实现陶瓷与金属之间的可靠连接是推进陶瓷材料应用的关键,钎焊和扩散连接被认为是陶瓷/金属连接中较为适合的方法.文中对近年来国内外陶瓷/金属钎焊和扩散连接技术领域的研究现状进行了综述,认为活性金属钎焊和部分瞬间液相连接发展比较成熟,部分瞬间液相连接充分结合了活性钎焊和固相扩散连接两者的优点,将成为未来陶瓷/金属连接的发展方向.     

用中间层为非活性金属FeNi/Cu的Si3N4陶瓷与Ni的扩散连接

采用非活性金属中间层FeNi/Cu在高、低真空条件下进行了Si3N4陶瓷与Ni的扩散连接,然后对部分接头进行了热等静压（HIP）后处理,测定了连接接头的四点弯曲强度,用扫描电镜（SEM）、电子探针（EPMA0和X射线衍射仪（XRD）对连接界界面区域进行了分析。结果表明,采用非活性金属中间扩散连接Si3N4陶瓷与Ni,在高真空和低真空条件下均能获得高强度连接,连接界面处没有形成Ni-Si化合物反应层,连接时间对接头强度的影响不明显。上述特征与用活性多种中间层连接时的情况截然不同。本文的连接方法有着重要的工程应用前景。     

活性金属部分瞬间液相连接氮化硅陶瓷的研究

采用Ti/Cu/Ti多层中间层在1273 K温度下进行氮化硅陶瓷部分瞬间液相连接,考察了保温时间对连接强度的影响,并对连接界面进行了SEM,EPMA和XRD分析.结果表明,通过Cu-Ti二元扩散促使液相与氮化硅发生界面反应,形成Si3N4/TiN/Ti5Si3+Ti5Si4+TiSi2/TiSi2+Cu3Ti2(Si)/Cu的梯度层.保温时间影响接头反应层厚度,从而影响接头的连接强度根据活性金属部分瞬间液相连接陶瓷的界面行为,建立了活性金属部分瞬间液相连接陶瓷的理论模型.该模型较好地解释了Ti/Cu/Ti和Ti/Ni/Ti连接氮化硅陶瓷的异同点和连接工艺参数的选择.     

陶瓷与金属的连接

陶瓷／金属连接技术近年来得到迅速发展,开发连接技术有许多难题要克服。陶瓷与金属界面如何形成化学结合是最关键的问题之一,活性金属钎焊法可用于解决这一问题并能获得高质量接头。构造合适的中间层以减少陶瓷／金属热膨胀不匹配造成的热应力是另一个关键总是 金属中间层和软金属／低膨胀硬金属复合中间层是两种有效的中间层。     

陶瓷与金属连接的研究现状

陶瓷具有耐磨、耐高温、高硬度和抗腐蚀等许多优良性能,在宇航、能源等领域有着重要应用.但是,陶瓷在常温下韧性差,难以制备复杂形状的零件.采用连接技术制备陶瓷/金属复合构件,既可以利用陶瓷材料优异的高温性能,又可以发挥出金属材料的塑性和韧性,满足现代工程应用的需要.文中对陶瓷与金属的连接方法作了综述,钎焊与扩散连接依然是最常用的连接方法,界面反应是陶瓷与金属连接的核心问题,对接头性能起决定作用.在对陶瓷与金属的界面反应研究中,目前还主要局限在试验研究上,缺乏系统性和理论性.尤其对多元多相反应过程,不同相形成次序规律及成长模型都是亟待解决的难题.     

氧化铝陶瓷与不锈钢扩散连接研究

先在氧化铝陶瓷表面用真空蒸发镀膜的方法镀一层镍膜，再以纯镍粉为中间层材料，实现了氧化铝陶瓷与AISI201不锈钢的扩散连接。对连接接头进行了抗剪强度测试和微观形貌及相结构分析。结果表明：在连接温度900℃，保温时间2h，连接压强30kPa的条件下接头剪切强度最高可达20．7MPa；扩散连接过程中生成了A1Ni金属间化合物。     

用Fe—Ti合金扩散连接SiC陶瓷

利用Ｆｅ－Ｔｉ合金在１４７３－１７２３Ｋ,０．９－５．４ｋｓ的接合条件下对常压烧结ＳｉＣ陶瓷进行了真空扩散连接,接头中形成ＴｉＣ,ＦｅＳｉ,Ｔｉ５Ｓｉ３反应相,试验结果表明,用Ｆｅ－５０Ｔｉ（ａｔ％）合金,在１６２３Ｋ,２．７ｋｓ的接合条件下,接头的高温（９７３Ｋ）剪切强度达到１３３ＭＰａ。     

INTERFACIAL ATOMIC-REACTION MODEL FOR DIFFUSION BONDING OF METALS

According to probability theory and atomic activation on bonding interface of metals,a mathematical model was developed for the atomic interfacial reaction during diffusionbonding.The effect of parameters of bonding processing and material on the bondingstrength was then gained.It was suggested that the activation centre of atomic interfacialreaction of bonding may be,in situ,the boundary dislocation and its elastic stress field.A substantial agreement about the quantitative prediction of the model was made withthe results of diffusion bonding experiments for 7075Al alloy     

金属扩散焊接的原子反应模型

本文根据概率理论和金属扩散焊接过程中焊接面上原子激活的特点,建立了接合面上原子成键反应的数学模型,从而给出了焊接工艺参数和材料参数对接合强度的影响规律,模型中采用了界面上原子反应激活中心是界面位错及其弹性应力场的假设。文中以7075Al合金扩散焊接实验为基础,对模型进行了定量计算,计算结果与实验结果基本一致。     

陶瓷与金属的连接方法及应用

陶瓷与金属组成的复合我件具有广阔的应用前景,而陶瓷与金属的连接技术是陶瓷工程应用的关键。本文综述了适用于陶瓷与金属连接的各种方法,重点介绍它们的原理,特点适用范围,最新进展及工程应用。     

DIFFUSION BONDING OF TiAl TO Ti AND TC4 ALLOY

1.~nonInrecentyears,considerableinteresthasdevelopedinTiAlbasealloysbecauseOfuniqUepropertiesasattractivematerialsforhigh--temperaturestmcturalaPPlication.TheeffectiveutilizationofTiAlalloysneedstodevelopreliablejoiningtechniqUes,especiallyjoiningtechniquesofTiAltoothermaterials.TheweldabilitiesofTialbasealloyusingfusionweldinghavebeeninvestigatedandweldcrackinghasbeenobserved.ThatsuggeststhatfusionweldingseemstobedifficultforweldingPOorductilematerialsliketitedumaldrini...[IJ.Dissidril…     

钛合金与其它金属材料扩散连接研究现状与发展

先进材料钛及钛合金与其它金属材料的扩散连接技术是当前材料连接领域的热点研究课题之一。本综述了钛合金与其它金属材料扩散连接研究现状与发展,重点介绍了钛及钛合金与钢、铜合金、铝及其合金的扩散连接界面反应、连接工艺研究等内容,分析其优势与局限性,并展望其发展趋势。     

扩散焊接头质量检测的研究现状

简述了目前国内外在扩散焊检测方面研究发展的概况,着重介绍了应用比较普遍的超声波检测法,并就扩莠焊接头质量检测的应用前景等发作了作者的看法。     

钛／不锈钢相变扩散连接工艺研究

探讨了钛／不锈钢相变扩散连接的可行性及合适工艺参数,分析了影响相变扩散连接的主要因素及接头微观形态。     

Fe3Al/18-8不锈钢扩散焊界面附近的元素扩散

对Fe3Al/18-8钢扩散焊界面附近元素的分布进行计算并通过电子探针(EPMA)进行实验测定,结果表明,界面附近靠近18-8钢一侧,其Al,Ni元素的计算值和实测值有所差别,Fe,Cr元素分布的计算值和实测值较为接近.加热温度1333 K时,Cr元素在Fe3Al/18-8钢界面附近扩散距离增加至80μm,Ni元素扩散距离增加至140μm.Fe3Al/18-8钢扩散焊界面过渡区宽度为x2=7.5×102exp(-75.2/RT)(t-t0).在一定加热温度下,保温时间超过60 min以岳界面过渡区宽度不再明显增加.     

超塑性LC4 Al合金的扩散焊接

采用电化学机械处理加有机溶液保护膜的表面处理方法,在Gleeble 1500试验机上进行了超塑状态LC4 Al合金的扩散焊接。焊接工艺条件为:温度490—530℃,压力1.0—3.0MPa,时间30—180min,真空度1×10~(-3)Pa。获得了与基体一致的接头强度和接头显微组织。讨论了合金的超塑处理对焊接过程的影响,提出超塑状态下扩散焊接的微观机制为原子扩散和晶粒生长造成的原始界面的迁移。作为比较,文中还给出了该合金淬火时效状态试样的焊接结果。     

SiC陶瓷与TiAl基合金扩散连接接头的强度及断裂路径

进行了ＳｉＣ陶瓷与ＴｉＡｌ基合金（ＴＡＤ）的真空扩散连接,给出了接头的剪切强度,并采用ＳＥＭ、ＥＰＭＡ和ＸＲＤ分析了接头的断裂路径。结果表明,在１５７３Ｋ和０．３～２８．８ｋｓ的连接条件下,当连接时间较短时接头强度较高,如室温时为２４０ＭＰＡ,高温（９７３Ｋ）时为２３０ＭＰａ接头在（Ｔｉ５Ｓｉ３Ｃｘ＋ＴｉＣ）／ＴＤＡ界面处断裂。随着连接时间的增加,接头强度降低频接头的断裂路径也由造近ＴＡＤ的（Ｔｉ