SiC陶瓷与不锈钢层状材料的连接技术

摘要

SiC基陶瓷是一种具有多种优异性能的陶瓷材料，有着广阔的应用前景，但其具有的较高脆性限制了其使用的范围。钢类金属具有较高的强度和韧性，因此研究开发出SiC级陶瓷与钢等异种材料间的连接技术具有重要意义。目前，一般钎焊方法和工艺很难获得满意的连接接头。本文尝试采用不同的连接方法对SiC基陶瓷与钢的连接，并且采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪，能谱仪（EDS）和万能力学测试仪等分析测试手段系统研究不同中间层、不同连接方法下得到的焊接接头强度以及连接机理。
　　本文首先对SiC基陶瓷进行表面金属化，分析化学镀镍中镀层中各元素的变化，研究温度对化学镀铜和镀镍的影响和不同温度下化学镀铜化学镀镍下镀层的性质，确定最佳的化学镀温度；测试化学镀铜和化学镀镍厚度与结合力，发现最佳配方下获得的化学镀铜厚度为20μm，结合力为35MPa，化学镀镍的厚度为21μm，结合力为42MPa。
　　以铜镍合金为中间层采用真空扩散焊接方法得到的SiC基陶瓷与不锈钢的连接体，但由于真空度和正压力较低导致连接体不能完全接触从而造成结合力较低，压力3MPa、860℃下保温1h得到接头结合力为15.4MPa。
　　以锌铝合金为中间层通过热镀后与不锈钢真空扩散焊接方法得到的SiC陶瓷与不锈钢连接接头，接头的连接强度主要取决于化学镀镍层与SiC陶瓷基体的连接强度。在压力3MPa、340℃下保温45min可以获得的接头强度为19.8MPa。
　　以Ag45CuNi为钎料采用真空钎焊方法对SiC基陶瓷与不锈钢进行连接，获得的接头中钎料与陶瓷形成镍基和银基的固溶体，在850℃下保温15min后获得的连接强度为96.7MPa；连接体的抗弯强度比纯SiC基陶瓷提高了22％。

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第一章 绪论

1.1陶瓷/金属层状结构复合材料

1.2陶瓷/金属层状结构材料的连接技术简介

1.3本课题的意义与内容

第二章 实验工艺及检测方法

2.1 焊接中间层的选择原则

2.2试验材料、设备和工艺

2.3检测方法

第三章 SiC陶瓷表面金属化的研究

3.1陶瓷表面化学镀铜研究

3.2陶瓷表面化学镀镍研究

3.3 本章小结

第四章 SiC陶瓷与不锈钢的连接研究

4.1 以铜镍合金为中间层连接的界面强度

4.2 以银铜镍合金为中间层连接的界面强度

4.3 以锌铝合金为中间层连接的界面强度

4.4 SiC陶瓷不锈钢层状复合材料三点抗弯试验

4.5 本章小结

第五章 结 论

参考文献

致谢