【正文】 相對(duì)于板外液面自動(dòng)上升或下降的現(xiàn)象。 衡量液體對(duì)母材潤濕能力的大小，可用液相與固相接觸時(shí)的接觸夾角 θ (潤濕角 )的大小來表示。 釬焊時(shí)，釬料的潤濕角應(yīng)小于 20176。 θ =0表示液體完全潤濕固體； θ= 180176。 ＜ θ ＜ 180176。 ＜ θ ＜ 90176。 另一種解釋：將某液滴置于固體表面，若液滴和固體界面的變化能使液 固體系自由能降低，則液滴將沿固體表面自動(dòng)流開鋪平，該現(xiàn)象為潤濕。 ? 潤濕作用 潤濕 ——液態(tài)物體與固態(tài)物體接觸后相互沾附的現(xiàn)象。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 一、釬焊原理及特點(diǎn) 釬焊是利用液態(tài)釬料在母材表面潤濕、鋪展與母材相互溶解和擴(kuò)散以及在母材間隙中潤濕、毛細(xì)流動(dòng)、填縫與母材相互溶解和擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)零件間的連接的。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 釬焊 定義： 采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到 高于釬料熔點(diǎn)、但低于母材熔點(diǎn) 的溫度，利用液態(tài)釬料 潤濕 母材， 填充 接頭間隙，并與母材相互 擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)連接焊件的方法。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 ? 陶瓷與金屬之間的連接方法，包括機(jī)械連接、粘接和焊接。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (4)表面粗糙度 表面粗糙會(huì)在陶瓷中產(chǎn)生局部應(yīng)力集中而引起脆性破壞 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 (5)連接環(huán)境 避免了 O、 H等參與界面反應(yīng)，有利于提高接頭的強(qiáng)度 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 ?陶瓷與金屬在化學(xué)鍵型、微觀結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)和力學(xué)性能等方面存在極大的差異，采用常規(guī)的方法是很難講它們連接在一起并滿足使用要求的。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 擴(kuò)散界面的結(jié)合強(qiáng)度 (1)加熱溫度 溫度提高 → 界面擴(kuò)散反應(yīng)充分，接頭強(qiáng)度提高。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 例如： Al2O3TiC復(fù)合陶瓷與 W18Cr4V高速鋼擴(kuò)散連接， 以 Ti/Cu/Ti為中間層 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 擴(kuò)散連接界面反應(yīng)機(jī)理 ?(1) Al2O3TiC/Ti界面 (A) ?(2)TiCuTi中間層內(nèi) (B) ?(3)Ti/W18Cr4V界面近 Ti側(cè) (C) ?(4)Ti/W18Cr4V界面近W18Cr4V側(cè) (D) 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 反應(yīng)層 A主要為： TiO、 Ti3Al和 TiC相 AlT iOOAlTi 233 32 ???33 T iA lAlTi ??Ti A lAlTi ??AlTiAlTi 33 ??T iA lTiT iA l 323 ??AlTiTiT iA l 32 ??Ti CCTi ??太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 反應(yīng)層 B主要為： CuTi、 CuTi2和 TiC C u T iTiCu ??22 C u T iTiCu ??Ti CCTi ??太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 反應(yīng)層 C主要為： TiC和少量的 FeTi相 F e T iTiFe ??TiFeTiFe 22 ??F eTiTiFe ?2Ti CCTi ??太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 反應(yīng)層 D主要是： Fe3W3C等碳化物和 αFe Ti CCTi ??W18Cr4V側(cè)形成脫碳層 CWFeCWFe 33???未反應(yīng)的 Fe以 αFe形式保存下來 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 Ti幾乎出現(xiàn)在所有的界面反應(yīng)產(chǎn)物中，表明 Ti參與了界面反應(yīng)的各個(gè)過程。這些相結(jié)構(gòu)取決于陶瓷與金屬 (包括中間層 )的種類，也與連接條件 (如加熱溫度、表面狀態(tài)、中間合金及厚度等 )有關(guān)。 ?采取缺口、突起和端部變薄等措施合理設(shè)計(jì)陶瓷與金屬的接頭結(jié)構(gòu)。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 主要選擇的中間層 ?單一金屬： Cu、 Ni、 Nb、 Ti、 W、 Mo、銅鎳合金、合金鋼 ?兩種不同的金屬作為復(fù)合中間層，例如： Ni作為塑性金屬， W作為低線脹系數(shù)材料 中間層材料的預(yù)置方式： ?金屬鉑片 ?金屬粉末：真空蒸發(fā)、離子濺射、化學(xué)氣相沉積、噴涂、電鍍 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 中間層的影響： ?中間層厚度增大，殘余應(yīng)力降低 ?若中間層與母材有化學(xué)反應(yīng)生成脆性化合物，會(huì)使接頭惡化 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 其他降低殘余應(yīng)力的特殊措施 ?合理選擇被焊陶瓷與金屬，在不影響接頭使用性能的條件下，盡可能使兩者的線脹系數(shù)相差最小。 易生成脆性化合物 陶瓷與金屬的結(jié)合界面問題 陶瓷與金屬之間是通過過渡層而結(jié)合的，兩種材料間的界面反應(yīng)對(duì)接頭的形成和組織性能有很大的影響。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 2. 陶瓷與金屬連接存在的問題 線脹系數(shù)相差很大 → 很大的殘余應(yīng)力 控制應(yīng)力的方法 ： ? 減少焊接部位及其附近的溫度梯度，控制加熱和冷卻速度 ? 采用金屬中間層 陶瓷與金屬焊接中的熱膨脹與熱應(yīng)力 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 陶瓷與金屬很難潤濕 為改善潤濕可以采取的方法： ? 采用活性金屬 ? 在陶瓷表面進(jìn)行金屬化處理 連接處易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，易生成各種碳化物、氮化物、硅化物、氧化物以及多元化合物。 陶瓷連接的形式 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 對(duì)接頭性能的要求 ?必須具有較高的強(qiáng)度 ?必須具有真空氣密性 ?接頭的殘余應(yīng)力應(yīng)最小，在使用過程中應(yīng)具有耐熱性、耐蝕性和熱穩(wěn)定性。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 兩種晶型 αSiC 六方結(jié)構(gòu) βSiC 面心立方 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 碳化硅陶瓷的性能和用途 ?熱導(dǎo)率高，優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和高溫蠕變 ?高電阻率 ?化學(xué)穩(wěn)定性高 ?性能比氮化硅更好 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 Si3N4Al2O3AlNSiO2系列化合物的總稱 塞隆陶瓷的性能 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 塞隆陶瓷的應(yīng)用 ?高溫?zé)Y(jié)材料 ?常溫和高溫下強(qiáng)度高，化學(xué)性能穩(wěn)定 ?優(yōu)異的抗熔融腐蝕 ?熱機(jī)材料 (發(fā)動(dòng)機(jī)針閥 ) ?切削材料 (熱硬性好于 CoWC合金， 1000℃ 以上高速切削 ) ?軸承等滑動(dòng)部件及磨損件 (直接燒制成所需尺寸 ) 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 ?陶瓷與金屬材料的連接 ?陶瓷與非金屬材料的連接 ?陶瓷與半導(dǎo)體材料的連接 陶瓷材料固有的硬脆性使其難以加工，難以制成形狀復(fù)雜的高就，在工程應(yīng)用上受到很大的限制。 ?（ 4）密度低，比重小，僅是鋼的 2/5，電絕緣性好。 ?（ 2）熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)小，有良好的導(dǎo)熱性能，所以抗熱震性很好，從室溫到 1000℃ 的熱沖擊不會(huì)開裂。比較突出的性能有： ?（ 1）機(jī)械強(qiáng)度高，硬度接近于剛玉，有自潤滑性，耐磨。 太原科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 氧化鋯陶瓷 研發(fā)歷史 ?20世紀(jì) 20年代開始就被用做熔化玻璃和冶煉鋼鐵等的耐火材料； ?1968年，日本松下電器公司開發(fā)出氧化鋯非線性電阻元件； ?1973年，美國 ，能正確顯示汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣 /燃料比， 1980年用于