陶瓷材料的焊接PDF电子书下载

第1章 陶瓷材料概述 1

1.1陶瓷材料的种类、性能及用途 1

1.1.1陶瓷材料的种类 1

1.1.2陶瓷材料的性能 2

1.1.3陶瓷材料的应用 10

1.2陶瓷材料性能的改善 17

1.2.1陶瓷材料的韧化 17

1.2.2复合增韧陶瓷材料的组织 18

1.3陶瓷基增强复合材料的分类、性能及应用 21

1.3.1陶瓷基增强复合材料的分类 21

1.3.2陶瓷基增强复合材料的性能及应用 22

第2章 陶瓷材料的焊接性 25

2.1陶瓷与陶瓷及金属与陶瓷之间的焊接性 25

2.1.1陶瓷与陶瓷及金属与陶瓷之间的润湿性 25

2.1.2陶瓷与陶瓷及金属与陶瓷之间焊接的问题 27

2.2陶瓷与陶瓷及金属与陶瓷之间焊接性的改善 28

2.2.1改善润湿性 28

2.2.2降低接头应力 55

2.3陶瓷材料适用的焊接方法 56

2.3.1胶接 58

2.3.2高能束焊接 58

2.3.3摩擦焊 58

2.3.4超声波焊 58

2.3.5微波焊接 58

2.3.6表面活化焊接 59

2.3.7自蔓延高温合成焊接 59

2.3.8场助扩散焊 59

2.3.9过渡液相焊接 59

2.3.10局部过渡液相焊接 59

2.3.11混合氧化物焊接 60

2.3.12钎焊 63

2.3.13扩散焊 64

2.3.14无压固相反应焊接 65

2.4陶瓷与陶瓷及金属与陶瓷之间的钎焊 65

2.4.1陶瓷与陶瓷及金属与陶瓷之间钎焊存在的问题和解决的措施 65

2.4.2陶瓷与陶瓷及金属与陶瓷之间钎焊的钎料 67

2.4.3陶瓷与陶瓷及金属与陶瓷之间的钎焊工艺 68

2.4.4表面状态及钎焊工艺对钎焊接头强度的影响 70

2.5陶瓷与陶瓷及金属与陶瓷之间的扩散焊 70

2.5.1金属与陶瓷材料扩散焊中的中间层 70

2.5.2金属与陶瓷真空扩散焊接头的界面反应 74

2.5.3影响固相扩散焊质量的因素 75

2.5.4固相扩散焊的焊接参数及接头性能 79

2.6陶瓷与陶瓷及金属与陶瓷之间的过渡液相焊接 84

2.6.1局部过渡液相焊接的机理 84

2.6.2局部过渡液相焊接的过程 84

2.6.3中间层材料的选择 86

2.6.4中间层材料的设计 86

2.6.5多层复合中间层的应用 87

2.6.6以Al作为中间层用过渡液相扩散法焊接SiC陶瓷 89

2.7金属与陶瓷材料的摩擦焊 89

2.8陶瓷材料的静电加压焊接 91

2.9陶瓷的反应成形法和反应烧结法焊接 92

2.9.1陶瓷的反应成形法焊接 92

2.9.2陶瓷的反应烧结法焊接 92

2.10用超塑性陶瓷作为中间层来焊接陶瓷 93

2.10.1超塑性陶瓷作为中间层来焊接陶瓷的特性 93

2.10.2焊接机理 94

2.10.3用超塑性陶瓷作为中间层的Al2O3的HIP材陶瓷的焊接 94

2.10.4残余应力 96

2.10.5其他采用陶瓷材料作为中间层来焊接陶瓷的技术 96

2.11在半熔化的材料中加压溶浸进行金属与陶瓷的连接 96

2.11.1采用加压溶浸制备复合材料 96

2.11.2半熔化金属加工 97

第3章 Al2O3陶瓷的焊接 100

3.1Al2O3陶瓷之间的焊接 100

3.1.1Al2O3陶瓷之间的直接焊接 100

3.1.2A12O3陶瓷之间加中间层的焊接 105

3.2Al2O3陶瓷与Fe及其合金的焊接 109

3.2.1Al2O3陶瓷与Fe的扩散焊 109

3.2.2Al2O3陶瓷与低碳钢的钎焊 109

3.2.3Al2O3陶瓷与Q235钢的钎焊 112

3.2.4Al2O3陶瓷与可伐合金的焊接 114

3.2.5Al2O3陶瓷与不锈钢的焊接 119

3.2.6复相Al2O3基陶瓷和45钢的火焰钎焊 124

3.3Al2O3陶瓷与铝及其合金的焊接 125

3.3.1Al2O3陶瓷与Al的焊接 125

3.3.2Al2O3陶瓷与Al合金的焊接 129

3.4Al2O3陶瓷与金属Cu的焊接 131

3.4.1Al2O3陶瓷与金属Cu的扩散焊 131

3.4.2Al2O3陶瓷与金属Cu的钎焊 134

3.5Al2O3陶瓷与Ni及其合金的焊接 137

3.5.1Al2O3陶瓷与Ni的焊接 137

3.5.2Al2O3陶瓷与Ni合金的焊接 139

3.6Al2O3陶瓷与Ti及其合金的焊接 140

3.6.1Al2O3陶瓷与Ti的钎焊 140

3.6.2Al2O3陶瓷与Ti的扩散焊 142

3.7Al2O3陶瓷与高熔点金属之间的焊接 143

3.7.1Al2O3陶瓷与Ta的焊接 143

3.7.2Al2O3陶瓷与Nb的焊接 143

第4章 SiO2陶瓷的焊接 150

4.1概述 150

4.1.1玻璃的成分和性能 150

4.1.2玻璃的形成条件 153

4.1.3特殊用途玻璃 153

4.2玻璃的焊接性 156

4.2.1玻璃与金属焊接时的问题 156

4.2.2玻璃与金属焊接性的改善 157

4.2.3降低残余应力的方法 157

4.3玻璃的焊接方法 159

4.3.1玻璃的焊接接头形式 159

4.3.2玻璃与金属焊接组合及其接头性能 159

4.4日用陶瓷与不锈钢的钎焊 162

4.4.1采用Ag-Cu-Ti钎料钎焊日用陶瓷与1Cr18Ni9Ti不锈钢 162

4.4.2采用Sn-3.5Ag钎料钎焊镀镍日用陶瓷与1Cr18Ni9Ti不锈钢 163

4.5微晶玻璃的焊接 165

4.5.1微晶玻璃的钎焊 165

4.5.2真空扩散焊 169

4.6石英玻璃的焊接 169

4.6.1石英玻璃之间的钎焊 169

4.6.2石英玻璃与金属的焊接 170

4.7SiO2玻璃陶瓷的焊接 172

4.7.1SiO2玻璃陶瓷与钛合金的钎焊 172

4.7.2SiO2玻璃与铝和铜的扩散焊 176

4.7.3玻璃与Co合金的阳极焊接 177

4.8硅铝玻璃的真空扩散焊 178

4.8.1硅铝玻璃与铌的真空扩散焊 178

4.8.2硅铝玻璃与钛的真空扩散焊 179

4.9硅硼玻璃与可伐合金的真空扩散焊 179

4.9.1硅硼玻璃与可伐合金的激光熔化焊 179

4.9.2硅硼玻璃与可伐合金的真空扩散焊 181

4.10采用Ag-Cu-In-Ti钎料真空钎焊SiO2纤维-SiO2复合陶瓷与铌 182

4.10.1材料 182

4.10.2钎焊工艺 182

4.10.3接头性能 183

4.10.4接头组织 183

4.11采用复合钎料钎焊SiO2陶瓷和BN 184

4.11.1材料 184

4.11.2接头组织 184

4.11.3接头力学性能 184

第5章 ZrO2陶瓷的焊接 185

5.1ZrO2陶瓷的显微组织 185

5.2ZrO2陶瓷的扩散焊 187

5.3ZrO2陶瓷与钢铁的钎焊 187

5.3.1ZrO2陶瓷与灰铸铁的钎焊 187

5.3.2ZrO2陶瓷与40Cr钢的钎焊 190

5.4ZrO2陶瓷材料与铝合金的钎焊 191

5.4.1ZrO2陶瓷材料与铝合金的钎焊性 191

5.4.2铝与ZrO2陶瓷材料钎焊性的改善 193

5.5ZrO2陶瓷材料与镍基合金的焊接 194

5.5.1ZrO2陶瓷材料与镍基合金的扩散焊 194

5.5.2镍合金与ZrO2陶瓷材料的钎焊 195

5.6ZrO2陶瓷与Ti的焊接 197

5.6.1ZrO2陶瓷与Ti的焊接性分析 197

5.6.2ZrO2陶瓷与Ti的真空钎焊 198

5.6.3ZrO2陶瓷与钛合金的非晶钎焊 200

5.7ZrO2陶瓷与Al2O3陶瓷的焊接 202

5.7.1以Pt为中间层的ZrO2陶瓷与Al2O3陶瓷的扩散焊 202

5.7.2以Au为中间层的ZrO2陶瓷与其他材料的焊接 203

5.7.3ZrO2陶瓷与Al2O3陶瓷在空气中的钎焊 203

5.7.4采用Ag-CuO钎焊ZrO2陶瓷与Al2O3陶瓷 207

第6章 碳化物陶瓷的焊接 208

6.1SiC陶瓷的性能及应用 208

6.1.1SiC陶瓷的性能 208

6.1.2SiC陶瓷的应用 209

6.2SiC陶瓷的焊接 210

6.2.1SiC陶瓷的焊接方法 210

6.2.2SiC陶瓷的钎焊 211

6.2.3SiC陶瓷的过渡液相扩散焊 220

6.3采用复合钎料钎焊SiC陶瓷 221

6.3.1材料 221

6.3.2接头组织 221

6.3.3接头力学性能 222

6.4SiC陶瓷与钛合金的钎焊 222

6.4.1SiC陶瓷与TC4钛合金的反应钎焊 222

6.4.2SiC陶瓷与钛合金的（Ag-Cu-Ti）-W复合钎焊 223

6.5SiC陶瓷与TiAl合金的焊接 224

6.5.1SiC陶瓷与TiAl合金的真空钎焊 224

6.5.2SiC陶瓷与TiAl合金的扩散焊 225

6.6SiC陶瓷与Fe基合金的焊接 226

6.6.1SiC陶瓷与Fe的界面反应 226

6.6.2SiC陶瓷与Fe的界面反应的改善 227

6.7SiC陶瓷与Cu的摩擦焊 227

6.8SiC陶瓷与Ni及其合金的焊接 229

6.8.1SiC陶瓷与Ni及其合金的直接扩散焊 229

6.8.2SiC陶瓷与镍合金加中间层的扩散焊 230

6.9SiC陶瓷与高熔点材料（Ta、Mo、Nb）的焊接 231

6.9.1SiC陶瓷与Ta的焊接 231

6.9.2SiC陶瓷与Mo的焊接 231

6.9.3SiC陶瓷与Nb的焊接 233

6.10SiC陶瓷与贵金属Pt的焊接 234

6.11SiC陶瓷与SiC颗粒-2024复合材料的软钎焊 235

6.11.1材料 235

6.11.2镀Cu 235

6.11.3钎焊参数 235

6.11.4接头组织 236

6.11.5接头性能 236

6.12TiC陶瓷与铁合金的焊接 236

6.12.1TiC金属陶瓷与中碳钢的钎焊 236

6.12.2TiC金属陶瓷与铸铁的钎焊 237

6.12.3TiC金属陶瓷与不锈钢的钎焊 238

6.12.4Ti（C，N）金属陶瓷与45钢的钎焊 239

6.13TiNiNb钎焊C纤维-SiC与TC4的钎焊 240

6.13.1材料 240

6.13.2钎焊参数 240

6.13.3接头组织 240

第7章 氮化物陶瓷的焊接 242

7.1AlN陶瓷焊接的研究概况 242

7.2Ag-27Cu-2Ti钎料钎焊AlN陶瓷与金属 244

7.3Si3N4陶瓷的晶体形态及其特性 246

7.4Si3N4陶瓷之间的钎焊 247

7.4.1利用Cu-Ni-Ti钎料钎焊Si3N4陶瓷 247

7.4.2用Al/Ni/Al复合中间层来钎焊Si3N4陶瓷 248

7.4.3Si3N4与Si3N4之间的真空钎焊 252

7.4.4用Al-Ti和Al-Zr合金作为钎料在大气中钎焊Si3N4陶瓷 253

7.4.5采用急冷非晶体钎料钎焊Si3N4陶瓷 257

7.4.6Si3N4陶瓷高温接头的钎焊 262

7.5Si3N4陶瓷的部分瞬间液相扩散焊 267

7.6Si3N4陶瓷与金属的钎焊 271

7.6.1Si3N4陶瓷与金属的钎焊接头形式 271

7.6.2钎料 272

7.6.3接头强度 273

7.6.4应力缓解层（中间层） 274

7.7Si3N4陶瓷与铝的焊接 274

7.8Si3N4陶瓷与钢的焊接 274

7.8.1Si3N4陶瓷与低碳钢的钎焊 274

7.8.2用无银的铜基钎料钎焊Si3N4陶瓷及45钢 276

7.8.3Si3N4陶瓷与Q235钢的焊接 278

7.8.4Si3N4与40Cr钢的真空钎焊 282

7.8.5Si3N4与15CrMo的真空钎焊 286

7.8.6Si3N4与42CrMo的真空钎焊 287

7.8.7Si3N4与因瓦合金的焊接 288

7.8.8Si3N4与其他铁基合金的焊接 288

7.9Si3N4与镍基合金的焊接 288

7.9.1Si3N4与镍及镍基合金的钎焊 288

7.9.2Si3N4陶瓷/Incone1600合金的扩散焊 293

7.10Si3N4陶瓷与高温金属（W、Mo、Nb、Ta）的焊接 295

7.10.1Si3N4陶瓷与W的焊接 295

7.10.2Si3N4陶瓷与Mo的焊接 296

7.10.3Si3N4陶瓷与Nb、Ta的焊接 298

7.11Si3N4陶瓷和TiAl合金的焊接 299

7.11.1材料 299

7.11.2钎焊工艺 299

7.11.3接头组织 299

7.11.4接头性能 300

7.12Si3N4复相陶瓷的半固相连接 300

7.12.1材料 301

7.12.2钎焊工艺 301

7.12.3接头组织 301

7.12.4接头性能 301

第8章 其他陶瓷材料的焊接 303

8.1超导用氧化物陶瓷材料Y-Ba-Cu-O的焊接 303

8.1.1加中间层的扩散焊 303

8.1.2不加中间层的直接扩散焊 306

8.1.3微波加热扩散焊 308

8.1.4YBa2Cu3Ox陶瓷与Ag的钎焊 309

8.2超导用氧化物陶瓷材料Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O的焊接 310

8.2.1熔化焊 310

8.2.2扩散焊 311

8.2.3微波加热扩散焊接 312

8.3复合陶瓷的焊接 313

8.3.1ZB2/SiC复合陶瓷的焊接 313

8.3.2C/SiC复合陶瓷与Nb的钎焊 314

8.3.3ZrB2-SiC-C复合陶瓷与GH99高温合金的焊接 315

8.3.4ZrB2-SiC复合陶瓷的焊接 315

8.3.5蓝宝石陶瓷的焊接 315

参考文献 317