理论教育 钎焊陶瓷与金属的接头:裂纹问题及解决方法

钎焊陶瓷与金属的接头:裂纹问题及解决方法

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:易产生裂纹 陶瓷与金属的线胀系数和弹性模量差异很大,当对二者进行钎焊时,接头内会产生较大的热应力。同时,陶瓷的塑性和断裂韧度远低于金属,在较大的热应力作用下容易产生裂纹。为解决这个问题,常常选用线胀系数介于陶瓷与金属之问、具有良好塑性的中问层来缓解接头内的热应力,提高接头的抗裂性和力学性能。

钎焊陶瓷与金属的接头:裂纹问题及解决方法

按用途划分,陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷;按组成划分,陶瓷分为氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷。在结构工程中,所应用的陶瓷主要有氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷以及硼化物陶瓷等。陶瓷具有密度低、强度高、耐高温、耐磨损及腐蚀等优点,在各个领域都有广阔的应用前景。在陶瓷实用化的进程中,不可避免地涉及它与金属材料的连接问题,其中钎焊是最有效的连接方法之一。一般来讲,陶瓷与金属的钎焊是较为困难的,主要表现在以下几个方面:

(1)难于润湿 陶瓷的化学组成非常稳定,其晶体结构的键型表现为离子键共价键,一般很难被具有金属键型的金属钎料所润湿。若想实现陶瓷与金属的钎焊,只能通过两种途径:一是采用能够与陶瓷发生界面反应的活性钎料,通过界面反应及其产物来提高润湿性;二是对陶瓷表面进行金属化,通过表面的金属化层来提高普通钎料的润湿性。因此形成了两种钎焊方法,即活性钎焊法和金属化钎焊法。

(2)易产生裂纹 陶瓷与金属的线胀系数和弹性模量差异很大,当对二者进行钎焊时,接头内会产生较大的热应力。同时,陶瓷的塑性和断裂韧度远低于金属,在较大的热应力作用下容易产生裂纹。为解决这个问题,常常选用线胀系数介于陶瓷与金属之问、具有良好塑性的中问层来缓解接头内的热应力,提高接头的抗裂性和力学性能。(www.daowen.com)

(3)界面产物影响接头性能 在陶瓷与金属的钎焊中,连接界面及其附近易形成多种类型的化合物,如碳化物、氮化物、硅化物以及三元或多元化合物。由于这些化合物的脆性很大,因而对接头的力学性能会产生明显的影响,特别是它们以层状形式连续分布时,影响更大。因此如何控制这些化合物的生成和长大,已成为提高接头力学性能的关键

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