焊接科学和技术的发展及前景

20084001陶瓷与金属连接的研究现状/李卓然…//焊接.-2008(3):55~60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。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。图7参3020084002搅拌摩擦焊接技术的研究进展和应用/熊建坤…//电焊机.-2008,38(1):33~37搅拌摩擦焊是一种新型固相塑化焊接方法,可以有效地避免氧化和蒸发,焊后冷却过程中不出现热裂纹,焊缝区晶粒得到细化,优化了接头各项性能,同时焊接过程不需要填充金属,不产生火花、飞溅、烟雾、弧光等,是一种高效、节能、优质、简单、无污染的焊接工艺。介绍了搅拌摩擦焊的原理、焊接工艺特点、搅...     

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.     

陶瓷与金属异种材料连接技术研究现状

陶瓷与金属的连接构件可充分互补其各自性能上的不足,改变了单一的复杂陶瓷零件成型困难与使用过程中抵抗冲击载荷能力差的现状。连接方法降低了陶瓷与金属的连接构件的制造成本,在众多领域上有潜在的应用前景。其相应的连接方法包括钎焊连接、自蔓延高温合成连接和固相扩散连接等。以五种常见的陶瓷为例,分析了陶瓷与金属连接的难点,对陶瓷与金属异种材料的连接现状进行了论述。重点介绍了陶瓷与金属的连接机理、工艺特点及研究现状,并对发展趋势进行了展望。     

陶瓷基复合材料/金属焊接研究现状

由于用粒子、晶须或纤维增韧的陶瓷基复合材料具有良好的耐磨和耐腐蚀性,是目前备受重视的新型结构材料,用焊接的方法将其与金属焊接制成复合构件可推广应用.介绍了陶瓷/金属常用焊接方法的特点及连接机理,着重讨论了钎焊和扩散焊方法,并对陶瓷基复合材料/金属的焊接研究现状进行了分析.     

铝基陶瓷增强复合材料的钎焊及扩散焊

由于陶瓷增强相与金属基体合金性能的巨大差异,造成铝基陶瓷增强复合材料的焊接困难较大.在各种焊接方法中,钎焊和扩散焊是铝基陶瓷增强复合材料焊接比较常用的方法.本文研究了钎料和中间层合金与铝基复合材料的润湿机理,介绍了颗粒增强铝复合材料的超声波钎焊、真空钎焊、无夹层液相扩散焊、冲击扩散焊和瞬时液相扩散连接等焊接新工艺,对这些焊接工艺的原理与特点进行了探讨.     

氧化铝陶瓷与金属活性钎焊研究进展

氧化铝陶瓷是应用最为广泛的陶瓷材料之一,但是陶瓷材料固有的硬性和脆性使其难以加工与制造,需要与金属连接起来,实现与金属性能上的互补,以期获得兼具陶瓷和金属各自优异性能的陶瓷一金属复合构件.对氧化铝陶瓷与金属的活性钎焊方法作了综述,着重讨论了活性钎焊技术的发展、常用的活性钎料;在活性钎焊机理方面,分析了陶瓷/金属润湿性的有关理论、界面反应及其对活性钎焊接头质量的影响.可以看到,活性钎焊已经成功实现了氧化铝陶瓷与铁、铜、镍、钛、铌及合金等多种金属的高质量连接,成为连接氧化铝陶瓷与金属的主导方法之一.     

陶瓷—金属的电子束焊接

前言陶瓷与金属的焊接,在电子技术中广泛应用。其焊接方法有钎焊法、活性金属法、压力扩散粘结和直接结合法以及电子束焊接法。至今,使用的钎焊法和扩散焊接法,都很费时间,又很复杂,特别是在大的振动应力下,常常得不到满意的结合强度。为满足原子能及宇航工业中对“陶瓷—金属”焊缝提出耐腐蚀、耐辐射及耐高温的特殊要求,我们对Al_2O_3陶瓷与金属的电子束焊接工艺,作了一些探讨,并获得漏气率≤10-~(10)托·升/秒的密封件。     

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.     

Si3N4陶瓷连接技术研究进展

Si3N4陶瓷的连接技术作为其广泛使用的重要前提,受到了国内外学者的广泛关注.文中概述了近年来国内外几种Si3N4陶瓷与自身及其它金属材料的连接技术,涉及的连接方法包括活性金属钎焊、固相扩散连接、瞬时液相扩散连接和玻璃焊接,重点介绍了Si3N4陶瓷连接时的接头界面结构、连接机理及接头质量.     

陶瓷/金属连接界面残余应力缓解策略研究

随着服役环境恶劣化和加工制造复杂难度增加,对陶瓷/金属异质结构综合性能提出了更高的要求。目前钎焊技术被广泛应用于陶瓷与金属异质材料连接,而二者焊接接头残余应力缓解难题非常棘手。残余应力对陶瓷/金属连接性能有极大影响,其大小受多种因素影响,因此系统概述陶瓷与金属焊接残余应力状态与分布规律,从工艺参数优化、施加中间层、复合钎料和表面结构设计4种缓解途径进行系统评述,最后展望了未来陶瓷/金属异质结构残余应力研究面临的机遇和挑战。     

陶瓷与金属梯度过渡层的自蔓延高温合成

陶瓷以优良的性能正成为极具潜力的新型结构材料,在其应用过程中往往需与金属连接,但因两者间的组织结构及物化性质相差悬殊,往往得不到满意的连接结果.在陶瓷与金属间用一定厚度的成分和结构呈梯度变化的梯度过渡层作为连接二者的焊缝层,是解决陶瓷与金属连接时所存在问题的较好措施之一.本文将自蔓延高温合成技术引入焊接领域,探索了陶瓷-金属焊接时接头中梯度过渡层的制备工艺.试验结果表明,采用自蔓延高温合成技术可成功地制取陶瓷-金属的梯度过渡层,这种过渡层可以有效地缓和因线膨胀系数差在陶瓷-金属焊接时界面处所产生的热应力,为获得综合性能良好的异种材料焊接接头开辟了一条新途径.     

铍的连接技术研究进展

作为最轻的金属之一铍具有许多优异性能，因而在电子工业、航天航空和国防工业广泛应用。对铍的连接技术，如钎焊、扩散焊、熔化焊等焊接方法现状进行了分析，并介绍了具体连接方法，提出了存在的问题和解决办法，有助于提高铍的连接质量。     

陶瓷与多种梯度过渡层的自蔓延高温合成

陶瓷以优良的性能正成为极具潜力的新型结构材料,在其应用过程中往往需与金属连接,但因两者间的组织结构及物化性质相差悬殊,往往得不到满意的连接结果。在陶瓷与金属间用一定厚度的成分和结构呈梯度变化的梯度过渡层作为连接二者的焊缝层,是解决陶瓷与金属连接时所存在问题的较好措施之一。本文将自蔓延高温合成技术引入焊接领域,探索了陶瓷－金属焊接时接头中梯度过渡层的制备工艺。试验结果表明,采用自蔓延高温合成技术可成     

陶瓷基复合材料与金属连接的研究进展

陶瓷基复合材料是一种新兴的热结构材料，解决其自身及其与金属的连接工艺，是实现其推广应用的重要课题之一。首先分析了陶瓷基复合材料自身连接及其与金属连接的难点，在此基础上从解决被连接材料的化学相容性与物理匹配性两方面出发，综述了陶瓷基复合材料自身及其与金属连接的研究进展，并介绍了几种典型的连接实例——活性金属钎焊、部分瞬间液相扩散连接以及宏观结构梯度中间层设计。     

陶瓷与金属连接技术的研究进展

实现陶瓷与金属的可靠连接既可充分发挥陶瓷与金属的性能互补,同时又能扩大陶瓷材料的应用领域,满足现代工程应用的需要.文中介绍了各种连接方法的机理及特点,重点介绍了有广阔应用前景的钎焊、扩散焊以及瞬间液相连接工艺.     

ZrB2陶瓷与Al-Sn-Mg合金扩散焊研究

在大气环境下,采用扩散焊接方法进行了ZrB2陶瓷与A1-Sn-Mg合金的连接.Al-Sn-Mg合金为Al-x%Sn-y%Mg(x=0,0.5,1.0,2.0;γ=0,0.5,1.0,2.O),ZrB2陶瓷为纯ZrB2型.焊接工艺是在1、2和4MPa的压力,873K的温度下保持3.6、7.2和14.41 ks.采用扫描电镜、电子探针及剪切试验等测试方法研究了其接头的组织及力学性能.结果表明,ZrB2陶瓷能够与Al-Sn-Mg合金实现扩散连接."Al-Sn"合金可作为ZrB2陶瓷扩散焊中间层材料使用.最合适的合金为AI-0.5Sn-0.5Mg.ZrB2/Al-0.5Sn-0.5Mg在873K温度下进行扩散焊.焊接压力在2～4MPa,保温时间在7.2～14.4ks时获得的接头强度都在42～44MPa之间,但该接合强度只能保持到373K,不适合在高温环境下使用.     

陶瓷与金属扩散连接的研究现状

陶瓷与金属的连接技术是材料工程领域的热点研究课题,而扩散连接方法被认为是陶瓷与金属连接最适宜的方法。本文综述了陶瓷与金属扩散连接的研究现状,重点介绍了界面反应研究、残余应力分析和连接工艺研究等内容,并在此基础上指出了研究中所存在的问题。     

激光滚压焊技术在异种金属连接中的应用

近来铝合金/钢、铝合金/钛合金等异种金属的连接在汽车等行业越来越受到重视。但是采用熔化焊来连接异种金属非常困难,同时扩散焊的效果也不很理想,主要是因为焊接过程中在界面处会产生较多的脆性金属间化合物。因此,急需一种高可靠性、高效率的新工艺对此类异种材料进行高质量的连接。激光滚压焊正是针对这一需求而开发的新型连接工艺。详细介绍了该工艺方法的提出背景、工作原理、界面上金属间化合物的特点以及所得到焊接接头的主要性能。     

钛/铝异种金属扩散连接及其界面调控的研究进展

钛/铝复合构件具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优势,使其广泛应用于新能源汽车、航空航天等领域。但是钛/铝之间的物理性能差异较大,且冶金反应容易生成如TiAl3,TiAl等脆性的金属间化合物,导致钛/铝异种金属接头性能下降。为了解决上述问题,基于扩散连接技术在异种金属连接方面变形小、无污染、冶金结合致密等优势,文中详细讨论了扩散连接技术在钛/铝异种金属连接上的应用,以及连接温度、保温时间、压力等焊接工艺参数、焊后热处理工艺、中间层对接头的影响。重点总结了工艺调控和添加中间层调控钛/铝接头的组织和性能。结果表明,工艺调控和添加中间层调控相结合可以最大限度的调控脆性金属间化合物的类型和降低金属间化合物的厚度。在此基础上,讨论了钛/铝异种金属扩散连接的发展趋势。     

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.