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优异的构造瓷器物料和它的烧焊接续技艺研讨进

点击:次??来源:韦德国际1946 时间:2018-08-24

结构陶瓷材料的种类及其特点碳化硅陶瓷表1结构陶瓷材料的特点及应用领域[1]用途可用于制作刀具、模具、轴承、高温热电偶套管等,以及用作化工零件,如化工用泵的密封滑环、叶轮等主要应用于热机、耐磨部件以及热交换器等,是制造新型陶瓷发动机的重要材料用于火箭尾喷嘴,浇注金属用的喉嘴,热电偶套管,炉管以及燃气轮机的叶片、轴承等部件,还可以作为各种泵的密封圈用于发动机元件分类氧化铝陶瓷氮化硅陶瓷部分稳定氧化钴陶瓷特点硬度高,有很好的耐磨性,耐高温,优良的电绝缘性能,但是韧性低,抗热振性能差,不能承受温度的急剧变化强度高(特别是抗弯强度),硬度高,优良的自润滑性,耐磨性好,抗热振性能佳,结构稳定性高高温强度高,耐磨损,耐腐蚀,抗蠕变性能佳,热传导能力强断裂韧性高,抗弯强度高,硬度高先进结构陶瓷材料的研究进展大量事实表明,提高陶瓷材料的韧性及使用性能的可靠性,降低制造成本这三个因素是关系到先进结构陶瓷材料在高科技领域应用的关键。因此,目前国内外的研究也就是围绕着这三个方向来改进结构陶瓷的性能。 利用先进制粉与烧结技术,发展了新型结构陶瓷,使之性能与传统陶瓷相比可以得到极大的提高。目前,陶瓷粉体的制备方法有气相法、液相法和固相法。传统固相法由于各原料之间的固相反应难以进行完全,难以制备出高纯的均匀粉体,且要经历高温合成再粉碎过程,能耗较大,故已被逐渐淘汰。有机前驱体热解法是固相法的新发展方向,这种方法利用C、Si、B、N等元素的有机前驱体,在较低的温度下(1200℃)热解生成具有特定结构的、高反应活性的碳化物、氮化物等陶瓷粉体。气相法则需要复杂的设备,效率较低,难以进行大规模工业生产。相对而言,工艺过程较为简单,成分容易控制,因此得到广泛的应用。 陶瓷粉末的制备合成工艺呈现出各种方法互相融合的趋势,例如结合了液相法和气相法优点的喷雾热解法以及将外场作用与液相沉淀法结合的超重力沉淀法。陶瓷粉末的制备进展还体现在把一些优良的制备方法产业化,研究开发陶瓷粉末低成本规模化的制备新技术上,例如,用悬浮燃烧连续氮化新技术就可以制备出低成本、高质量的氮化硅陶瓷粉体。
  陶瓷粉末的表面改性方法也是近年来有关陶瓷粉体研究的重要方向。例如采用表面包裹或偶联实现陶瓷粉末的表陶瓷粉末制备技术的发展液相法面改性,可以改善细小粉末的分散特性,减少粉末之间的团聚趋势,提高成形坯体的相对密度,减少烧结过程中的裂纹和缺陷的形成。 在结构陶瓷材料发展的过程中,人们逐渐意识到原来的陶瓷烧结的理论基石――双颗粒烧结模型不能充分全面地描述各种真实体系的烧结过程。现对于双颗粒烧结理论,这些烧结理论考虑了更多的因素,如作为本征因素的颗粒形状、颗粒尺寸及分布,颗粒化学成分组成均匀性、颗粒表面杂质、表面反应性(非平衡缺陷等),团聚体及团聚体结构等;作为非本征因素的胚体密度、气孔尺寸及分布、晶粒的结构、烧结温度,升温速率、烧结气氛和压力、第二相的作用(添加相的电子结构)等。这些烧结理论可以更准确地对一些真实体系的烧结过程进行描述和预测。但是对多组分体系的烧结过程的描述仍然比较困难,在这方面还有待于更深入的研究。 以TiSiC和TiAlC等为代表的三元层状可加工陶瓷材料由于其独特的晶体结构,具备了陶瓷和金属的许多优点,如高导电性、导热、可加工、耐高温、抗氧化、高温下具有塑性变形等,使其成了一个新的研究热点。 多孔陶瓷材料具有质量轻、应变容限大、可控的孔径分布和结构、较高的强度和渗透性等特性,成为结构陶瓷材料的一个重要研究方面,近年来还出现了一种结构――功能一体化的陶瓷材料,在透平机燃烧室、高温炉体材料等领域有广阔的应用前景。 用低共熔反应控制结晶的方法,制备了AlO/YAg系(二元)复合材料、AlO/YAg/ZrO系(三元)复合材料的共晶材料,其在室温到1800℃之间的抗蠕变能力是相同成分但采用普通烧结方法制成的陶瓷材料的13倍。 现代焊接200年第期总第期684413现代焊接ModernWelding有其独特的优点。对于先进结构陶瓷,钎焊是一种比较合适的方法。陶瓷材料主要含有离子键或共价键,表现出非常稳定的电子配位,因此较难被金属键的金属钎料润湿,用金属钎料钎焊陶瓷材料时,要么对陶瓷表面进行预金属化而使被焊陶瓷面的性质改变,要么是在钎料中加入活性元素,使钎料与陶瓷之间有化学反应产生,通过反应使陶瓷表面分解形成新相,产生化学吸附机制。为此,钎焊方法又可分为两步法(进行陶瓷表面的金属化后再用普通钎料进行钎焊)和直接钎焊法。钎焊连接新型结构陶瓷时的主要不足是钎焊接头的强度低于母材、异种材料接头中因热膨胀系数的不匹配而产生的应力问题和用一般钎料钎焊耐高温材料时接头的耐热性能不足等问题。针对这些问题,近年来,预金属化方法和直接钎焊法都有不同的进展。 尽管30年代发展起来的用于氧化铝陶瓷连接的Mo-Mn法,现在仍然在陶瓷连接中有所应用,但是,近年来,发展了一些新的预金属化方法,如PVD技术3.1预金属化方法的发展沉积金属层、热喷涂法、CVD法以及离子注入等方法。有专家学者认为,陶瓷表面的预金属,不仅可以用于改善非活性钎料对陶瓷的润湿性,而且还可以用于高温钎焊时保护陶瓷不发生分解产生空洞。 文献用低压等离子弧喷涂方法(系统结构如所示)在SiN陶瓷表面喷涂两层Al.在喷涂第一层时将陶瓷预热到略高于Al的熔点温度以获得较强的Al对SiN陶瓷的吸附,在此条件下的喷涂层一般≤2μm,然后在第一层的基础上再喷涂一个200μm的层喷涂1[/url]后的试样(尺寸为13mm×16mm×20mm)在700℃×0.9ks、加压0.5MPa的条件下进行钎焊,接头的平均抗弯强度达到340MPa,比直接用在同样条件下钎焊的接头强度(230MPa)高许多。其分析认为,在以上实验条件下热喷涂可以去掉陶瓷表面和Al表面的氧化膜,使金属Al直接与SiN陶瓷接触,在比Al熔点稍高的温度下就可以形成AlN化合物,使界面结合强度提高。 子注入法343434素(如Ti)一般会使钎料变硬、变脆,而且接头也会出现脆性相。为克服这些缺点,他们用离子源直接注射活性元素Ti到陶瓷(AlO陶瓷)中,使陶瓷形成可以被一般钎料润湿的合适表面。经过离子注入后的陶瓷表面显著改善了非活性钎料的润湿性。他们分析认为离子注入可以改善陶瓷表面润湿性的原因有三点:一是表面更金属化,导电性提高并呈现金属光泽,减少了陶瓷与金属间的电子不连续性;二是离子注入在陶瓷表面产生缺陷,使陶瓷的表面性能提高,从而促进润湿;三是表面形成了改善导电性及促进润湿的新相。 结果表明,C纤维表面镀Ni的复合钎料钎焊的接头强度要高于无涂层C纤维复合钎料钎焊的接头。
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