采用SiC/Si_3N_4陶瓷先驱体连接反应烧结SiC

采用SiC/Si3N4陶瓷先驱体聚硅氮烷连接反应烧结碳化硅陶瓷,研究了连接温度、连接压力、浸渍/裂解增强处理对连接强度的影响。结果表明:在1100℃~1400℃温度范围内,连接强度先升高后降低;连接过程中施加适当的轴向压力可提高连接层致密度;浸渍/裂解增强处理可大幅度提高接头强度。当连接温度为1300℃,连接压力为15kPa,经3次增强处理的连接件抗弯强度达最大值169.1MPa。这种连接件的断口表面粘有大量SiC母材。由XRD研究表明,随着温度的逐步升高,聚硅氮烷的裂解产物发生了由非晶态向晶态的转变。微观结构及成分分析显示:连接层为厚度2μm~3μm的SiCN无定形陶瓷,其结构较为均匀致密;连接层与基体间界面接合良好。     

用有机硅树脂YR3370连接RBSiC陶瓷与高强石墨

以一种聚硅氧烷类有机硅树脂YR3370(GE Toshiba Silicones)为连接剂,连接了反应烧结SiC(RBSiC)陶瓷和高强石墨.连接件在1100～1400 ℃的99.99%N2气流中进行热处理.用X射线衍射仪和红外光谱仪分析有机硅树脂YR3370裂解产物的结构和变化,用扫描电镜观察连接件的显微结构,用材料试验机测定连接件的三点弯曲强度.连接温度为1300℃时,连接件的三点弯曲强度达最大值18.3 MPa,为石墨母材强度的45.8%.连接层是有机硅树脂YR3370裂解生成的无定形SixOyCz陶瓷,其结构连续均匀致密,厚度在2～5 μm之间.连接机理是无定形SixOyCz陶瓷对RBSiC和石墨基体的无机粘接作用.     

采用SiC/Si3N4陶瓷先驱体连接反应烧结SiC

采用SiC/Si3N4陶瓷先驱体聚硅氮烷连接反应烧结碳化硅陶瓷,研究了连接温度、连接压力、浸渍/裂解增强处理对连接强度的影响.结果表明：在1100℃～1400℃温度范围内,连接强度先升高后降低;连接过程中施加适当的轴向压力可提高连接层致密度;浸渍/裂解增强处理可大幅度提高接头强度.当连接温度为1300℃,连接压力为15kPa，经3次增强处理的连接件抗弯强度达最大值169．1MPa。这种连接件的断口表面粘有大量SiC母材。由XRD研究表明，随着温度的逐步升高，聚硅氮烷的裂解产物发生了由非晶态向晶态的转变。微观结构及成分分析显示：连接层为厚度2μm-3μm的SiCN无定形陶瓷，其结构较为均匀致密；连接层与基体间界面接合良好。     

聚硅氧烷连接RBSiC陶瓷

采用陶瓷先驱体有机聚合物聚硅氧烷连接反应烧结碳化硅（RBSiC）陶瓷。研究了连接温度、连接压力、保温时间对连接强度的影响。通过正交优选实验，确定了最佳工艺参数：连接温度为1300℃，连接压力为25kPa，保温时间为120min。在此工艺条件下制备的连接件经3次浸渍／裂解增强处理，其抗弯强度达132．6MPa，连接件断口表面粘有大量从母材剥离下来的SiC。XRD研究表明，在1100℃～1400℃的试验范围之内，随着连接温度的逐步升高，聚硅氧烷的裂解产物发生了由非晶态向晶态的转变。这种转变对连接强度有显著影响。扫描电镜（SEM）及能谱（EDX）分析显示，连接层厚度为3μm左右，结构较为均匀致密，且与母材间界面结合良好。     

采用新型聚硅氮烷连接无压烧结SiC陶瓷

采用新型陶瓷先驱体聚合物-含乙烯基聚硅氮烷(PSZ)连接无压烧结SiC陶瓷.研究了PSZ的裂解过程以及连接温度、浸渍/裂解增强处理、惰性填料对连接强度的影响,并对连接区域微观结构进行了分析.结果表明,在1200～1400℃温度范围内,PSZ的裂解产物发生了由非晶态向晶态的转变.随着连接温度的升高,连接强度先升高后降低;浸渍/裂解增强处理可较大幅度提高接头强度;另外加入适量的纳米SiC填料可有效提高连接强度.当连接温度为1300℃,纳米SiC填料(质量分数)为5%时,经三次增强处理的连接件接头剪切强度达33.5 MPa.微观结构分析显示,连接层厚度约为3～4 μm,连接层与母材之间界面接合良好.     

烧结压力对热压掺钙铬酸镧陶瓷组织和性能的影响

采用热压法在不同烧结压力下制备了高密度掺钙铬酸镧基陶瓷(La_0.8Ca_0.2Cr_0.98O₃),研究了烧结压力对La_0.8Ca_0.2Cr_0.98O₃陶瓷微观结构、力学性能和导电性能的影响。结果表明,当烧结压力大于58 MPa时,在烧结陶瓷中检测到第二相CaCr₂O₄的存在。CaCr₂O₄在烧结陶瓷中有两种完全不同的形态。烧结压力的提高不仅可以提高铬酸镧基陶瓷的密度,同时能显著抑制晶粒长大。随着烧结压力的增加,弯曲强度和硬度逐渐增加,但是断裂韧度和电导率发生下降。     

SiC陶瓷连接工艺及焊料反应产物研究

采用热压反应烧结技术，使用Ti-Ni混合金属粉末焊料对SiC陶瓷进行连接，探讨了焊接温度、保温时间、焊料厚度以及焊接压力等工艺参数对连接件抗弯强度的影响规律，并通过对连接界面及焊料反应产物进行SEM，EDS，XRD分析，进一步考察了焊接工艺对连接件的断裂类型，焊料反应产物及其结合强度的影响规律。结果表明，采用适当的连接工艺，Ti-Ni焊料与母材可通过适当且适度的界面反应获得牢固结合，此时界面反应产物为以TiC,NiTi为主含Ni3C,Ni16Ti6Si7的混合物，且具有较高强度的TiC以弥散相形式分布在以具有一定韧性的金属间化合物NiTi为主的基质中，对接头性能的改善起到关键作用。在本实验范围内，在连接温度1100摄氏度，保温时间20min，焊接压力12．7MPa，焊料厚度0．3mm条件下可获得最佳陶瓷接头，其相对抗弯强度为53％。     

活性填料对聚硅氮烷连接SiC陶瓷接头性能的影响

采用陶瓷先驱体聚合物--含乙烯基聚硅氮烷并加入活性填料纳米铝粉连接无压烧结SiC陶瓷.研究了纳米铝粉填料对连接强度的影响,并对连接层的微观结构及成分进行了分析.结果表明,纳米铝粉的加入,促进了聚硅氮烷的裂解,降低了连接温度,减少了连接层内的孔隙等缺陷,从而有效地提高了连接强度.当连接温度为1 150 ℃,加入纳米铝粉填料所获得的连接件经2次浸渍/裂解增强处理后,其室温三点抗弯强度达到最大值为146.8 MPa.XRD分析表明,连接层含有Si3N4,SiC及少量AlN等微粒.微观结构及成分分析显示,连接层厚度约为5 μm,元素分布较为均匀,连接层与母材之间接合良好.     

采用Ni-Cr-Nb焊料连接再结晶SiC陶瓷

采用Ni-Cr-Nb(Ni-Cr-Nb的质量比为47.5:49.5:3)焊料连接再结晶SiC陶瓷.正交试验的结果表明,连接温度对接头强度的影响最大,保温时间的影响次之,焊料理论厚度对接头强度的影响最小.最佳工艺参数为:连接温度1400℃、保温时间10 min、焊料理论厚度为480 μm.在此工艺条件下进行连接试验,接头的三点抗弯强度为75.1 MPa,为再结晶SiC陶瓷母材强度的57.8%.断口类型为混合断口,一部分位于连接层,一部分位于SiC陶瓷母材.微观结构研究表明,Ni、Cr和Nb元素与SiC陶瓷母材中的Si和C元素发生了互扩散,形成了反应层和中间层,中间层主要由NbC、Ni2Si和CrsSi3等组成.     

陶瓷先驱体聚硅氮烷连接Cf/SiC工艺及连接性能

采用陶瓷先驱体转化法连接Cf／SiC复合材料。针对Cf／SiC复合材料的不同连接界面特性,采用不同的连接配方和工艺。结果表明：对于第一类以SiC相为主的连接界面,采用单一的聚硅氮烷即可实现Cf／SiC复合材料的连接,当连接温度为1300℃,经两次浸渍／裂解增强处理的连接件接头抗剪强度达最大值29．6MPa;连接层厚度为2～3μm,其结构较为均匀致密,由无定型SiNC陶瓷组成;对于第二类以C纤维端面为主的连接界面,采用聚硅氮烷并加入活性填料纳米Al粉来实现其连接：当连接温度为1150℃,经两次浸渍／裂解增强处理的连接件抗剪强度达最大值22．5MPa;连接层厚度约为30μm,连接层中含有SiC、Si3N4和AlN等相。     

以Cu-Ti复合渗镀为先导的Si3N4陶瓷/金属钎焊连接

提出一种陶瓷表面多元离子复合渗镀合金化方法,采用该方法对Si3N4陶瓷表面进行Cu-Ti复合渗镀,然后在复合渗镀真空设备中进行渗镀Cu-Ti的Si3N4陶瓷与金属的钎焊.对Si3N4陶瓷表面的Cu-Ti渗镀合金层进行了EDS、XRD、SEM、OM测试分析和声发射划痕试验.结果表明,渗镀层中含有Cu、Ti、Fe、Si及Al元素,Cu、Ti分布比较均匀,渗镀合金层由Cu、CuTi2、TiSi2组成;声发射划痕试验结果表明,在100 N的最大载荷下,渗镀合金层与陶瓷基体未发生剥离和崩落现象.在100倍的光学显微镜及5000倍的电子显微镜下,钎焊接头中陶瓷/金属界面接合良好,无明显的宏观和微观缺陷.可在较低的真空度下实现陶瓷/金属钎焊,为陶瓷/金属钎焊连接提供了一个新方法.     

玻璃Cr2O3陶瓷涂层表面液态重金属润湿角的测量与表征

金属材料的腐蚀性能与其表面润湿特性有着密切的关系。采用亚音速火焰喷涂技术制备了玻璃-Cr2O3陶瓷涂层,设计了一套运行在高温环境中且密封的专用试验平台,研究经过不同保温时间后,重金属在45钢与喷有玻璃-Cr2O3陶瓷涂层的45钢表面的润湿角及相关现象的变化。结果表明:相同质量的重金属液滴在45钢表面的润湿角为18°,在玻璃-Cr2O3陶瓷涂层表面的润湿角为114°,玻璃-Cr2O3陶瓷涂层抗液态重金属润湿性能较好。固化后重金属颗粒与试样之间的接触面积及剪切强度均有所不同,304不锈钢与颗粒剪切强度为1.42MPa,而涂层与颗粒剪切强度为0.21MPa。     

INTERFACIAL REACTION BEHAVIOUR AND JOINT STRENGTH OF TiCp/Si3N4 COMPOSITE BONDED WITH Al FOIL

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｉＣｐ／Ｓｉ３Ｎ４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｅｒａｍｉｃｓｈａｖｅｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｈｙｓｉｃａｌ,ｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ,ａｎｄｔｈｅｙａｒｅａｐｐｌｉｅｄｗｉｄｅｌｙｉｎｓｅｖｅ...     

陶瓷材料微波烧结研究进展与工业应用现状

本文主要介绍了微波烧结原理、烧结设备和微波技术在陶瓷粉末合成、硬质合金、金属陶瓷、功能陶瓷材料烧结及涂层制备方面的应用;微波烧结新技术在溶胶凝胶、自蔓延高温合成、水热法、电热法、涂层溶解、陶瓷材料干燥、连接等领域的最新发展。微波烧结具有加热速度快、烧结坯体温度分布均匀;活化烧结、烧结时间短、抑制晶粒长大、组织结构可控、高效节能等优点。探讨微波烧结产业化的现状和存在的问题,烧结材料介质特性数据缺乏和设备的缺乏、昂贵,是阻碍微波烧结技术发展产业化最主要的两大障碍。对解决微波烧结工业化的难题阐述了观点,微波场的优化设计、陶瓷材料的介电性能的数据库建设及理论发展、微波设备和烧结工艺的联合开发等是目前微波技术研究主要的努力方向。     

TiZrNiCu钎焊(Cf-SiCf)/SiBCN与Nb的界面产物及机理分析

采用TiZrNiCu钎料来实现改良的超高温陶瓷（C_f-SiC_f）/SiBCN与金属Nb的钎焊连接,研究了温度、时间对界面组织及力学性能的影响规律,对连接机理进行了分析. 结果表明,在900 ℃/20 min的工艺参数下,（C_f-SiC_f）/SiBCN-Nb接头室温抗剪强度最高达到36 MPa,接头典型的界面结构为Nb/Ti-Nb固溶体/（Ti, Zr）₂（Cu, Ni）/Zr₅Si₃ + Ti₅Si₃/TiC + ZrC/（C_f-SiC_f）/SiBCN. Cu元素在钎焊过程中逐渐从钎料扩散陶瓷母材中,通过与SiC反应生成Cu-Si脆性化合物进一步促进（C_f-SiC_f）/SiBCN陶瓷的分解,同时Cu-Si相是接头断裂路径由钎料层扩展到陶瓷侧的主要原因;保温时间过高时,陶瓷的分解程度增加,接头断裂在陶瓷内部;而温度过高时,固溶体前端与钎料层物相差异增大而引起了贯穿钎料层的裂纹.     

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.     

射频溅射薄膜改善氮化铝陶瓷与金属连接性研究

本文升绍了一种改善氨化铝(AIN)陶瓷与金属连接性的新工艺方法。首先采用射频溅射在AIN陶瓷表面沉积铝、钛薄膜,然后用真空钎焊和扩散焊实现经表面改性的AIN陶瓷与Cu和FeNi42等金属的连接。由于射频溅射于射频溅射的Al、Ti薄膜改善了AIN陶瓷与金属的润湿性,所以AIN／金属的结合强度咐显提高。通过对结台界面的显微形貌站构分析咀及接头应力计算,阐明了采用功能梯度材料(FGM)过渡层可以进一步改善AIN／金属的连接性。     

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广泛应用,国内外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年国内外有关陶瓷/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、陶瓷基复合材料四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五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。     

采用Ag-Cu-Ti+Mo复合钎料钎焊Si3N4陶瓷

采用Ag-Cu-Ti+Mo复合钎料连接Si3N4陶瓷,利用SEM,TEM,Nanoindentation研究了钎料内钼颗粒含量对接头组织和力学性能的影响.结果表明,在Si3N4/钎料界面处形成了一层致密的反应层,该反应层由TiN和Ti5Si3组成.接头的中间部分由银基固溶体、铜基固溶体、钼颗粒和Ti-Cu金属间化合物组成.借助于纳米压痕技术测定了接头内Ti-Cu化合物以及钎料金属的弹性模量和硬度值.随着钎料内钼颗粒含量的提高,母材/钎料界面反应层厚度逐渐降低;钎料金属中Ti-Cu化合物数量增多;此外,银和铜基固溶体组织逐渐变得细小.当添加5%Mo时,得到最高的接头强度429.4 MPa,该强度相比合金钎料提高了114.7%.