钎焊装配示意图 钎焊时以10 ℃ / min 的速率升温至钎焊温 度600 ℃ ，保温时间5 min，然后以 10 ℃ / min 的速率降温至 200 ℃ ，炉冷至 室温．
PART FOUR
四、结果分析与反思
四、结果分析与反思
机械球磨对钎料的影响
说明经过机械球磨过程后， 金属化涂料中的钛以单质的形 式存在，未与钎料发生机械冶 金反应。
图1 钎料与金属涂料XRD分析结果
四、结果分析与反思
金属化层的宏观和微观结构
图3 显微组织形貌 图2 金属化层的宏观形貌
图为金属化温度 900 ℃，保温时间 30 min 条件下得到金属化层的宏观形 貌。金属化层均匀的铺满陶瓷表面， 且平整度较好。
金属化层 与Al2O3陶瓷母材结合 良好。从图可以看到金属化层中存 在着呈现黑色、灰色和白色的三种 相。
钎焊装配示意图
三、实验过程
实验流程图：
1、准备材料 3、陶瓷表面金属化 5、接头组织分析 与力学性能测试
2、制备Sn-0.3Ag0.7Cu-4Ti金属涂料
4、钎焊
三、实验过程
陶瓷表面金属化粉末铺展示意图 首先以 20℃ / min 的速率升温至 500 ℃ ， 保温时间 5 min，再以10 ℃ / min 的速 率升温至 900 ℃ ，保温 30 min，然后以 10 ℃ / min 的速率降温到 500 ℃ ，随炉 冷至室温．
四、结果分析与反思
反思：
本次汇报所选钎焊方法（连接金属与陶瓷），只是众多方法中 工艺较为简单的一种，具有局限性。在实际应用中，根据母材选 取、使用环境、用途等的不同，具体方法也会随之发生改变。例 如，采用PVD、CVD镀膜技术可以使接头强度得到明显改善。
感谢聆听
金属材料：内部以
金属键结合，具有很 强的塑性变形能力、 良好的导电性和导热 性。 与此同时，其熔点低、
硬度低、化学稳定性 较差。
一、选题原因及背景
推进陶瓷实用化的方法之一，将其与塑韧性高的金属材 料连接制成复合构件，取长补短。
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PART TWO
二、连接方法
二、连接方法
陶瓷与金属的连接浅讲
（以钎焊氧化铝与紫铜为例）
答辩人：dd
CONTENT
01
02 03 04
选题原因及背景 连接方法
实验过程
结果分析与反思
PART ONEΒιβλιοθήκη 一、选题原因及背景一、选题原因及背景
本科： 材料加工（焊接）
研究生： 陶瓷材料
陶瓷与金属的连接
一、选题原因及背景
陶瓷： 耐热，耐
腐蚀、耐磨等优异 性能。 但是 其自身的本 身脆性成为限制该 类材料工程应用的 瓶颈， 此外，其超 高的硬度使得材料 的切削加工和成型 变得困难。
二、连接方法
综上所述，尽管陶瓷与金属的连接方法为 数不少， 但由于一些方法其自身局限性，应 用范围受到限制。 钎 焊 是最有可能大规模 推广实用的几种连接工艺之一。
二、连接方法 焊接：通过加热 或加压 或两者并用，并且用或不用填充材料， 使工件的材质达到原子间的结合 而形成永久性连接 的工艺过程。
常用陶瓷/金属连接方法比较
二、连接方法
粘接：借助胶粘剂在固体表面所产生的粘合力， 将同种或不 同种材料牢固地连接在一起的方法。 机械连接：借助结构设计的连接方法 , 有螺栓连接和热套连 接两种 。 固相扩散：指在相互接触的表面，在高温压力的作用下，被连 接表面相互靠近，发生塑性变形，经一定时间后达到原子间结 合的过程。 烧釉封接：在空气中于陶瓷上烧结硅酸盐玻璃类物质, 然后再 在还原气氛下与金属焊接。
目前陶瓷与金属连接中应用最多的是钎焊连接。
钎焊：采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加 热到高于钎料熔点，低于母材熔化温度，利用液态钎料润湿母 材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。
二、连接方法
陶瓷与金属材料常用的钎焊工艺有两种：
一种是陶瓷 表面金属化法， 即先在陶瓷表面进行合金化后 再用普通钎料进行钎焊。 另一种是 活性钎焊法， 即采用活性钎料直接对陶瓷与金属 进行钎焊。
经过上面的分析可以得出采用 Sn-0.3Ag-0.7Cu-4% Ti 金属化涂料在 900 ℃ 、保温时间 30 min 的条件下可以在 Al2O3陶瓷表面获得均匀并 且结合良好的金属化层。
四、结果分析与反思
钎焊接头的界面组织
表2 图中所示能谱分析（原子分数，%）
在钎焊温度 600 ℃、保温时间 5 min 条件 下，实现了 紫 铜 与 Al2O3陶 瓷 有 效 的 连 接。这 说 明 用Sn-0.3Ag-0.7Cu-4% Ti 金属 化涂料对 Al2O3陶瓷做金属化处理可以有效 的改善陶瓷的表面活性，能够在一定程度上 降低 Al2O3陶瓷与紫铜的连接温度，接头组 织形貌良好．钎焊接头的界面结构为 Cu /Cu3Sn( Ⅰ区) /Cu6Sn5( Ⅱ区) /Sn ( s，s) + Ti6Sn5( Ⅲ区) /Al2O3陶瓷。
图4 接头显微组织
四、结果分析与反思
钎焊接头的抗剪强度及断口分析
图5 钎焊接头断口形貌
断口表面较为平整，断裂发生于 钎缝，断裂方式为脆性断裂．
四、结果分析与反思
结论
( 1) 利用 Sn-0.3Ag-0.7Cu-4% Ti 金属化涂料在金属化温度 900 ℃、保 温 时 间 30 min 条 件 下 对Al2O3陶瓷进行金属化处理，得到结合良好的金 属化层; 金属化层基体为锡基固溶体，其中分布着大量块状 Ti6Sn5相． ( 2) 在连接温度 600 ℃ 、保温时间 5 min 条件下，Al2O3陶瓷 与铜钎缝 接头 的 界 面 结 构为 Cu /Cu3Sn( Ⅰ区) / Cu6Sn5( Ⅱ区) /Sn( s，s) + Ti6Sn5( Ⅲ区) /Al2O3陶瓷． ( 3) Al2O3陶瓷/铜间接钎焊接头的抗剪强度为13.6 MPa，接头的断裂形 式为脆性断裂，断裂发生在金属间化合物层．
四、结果分析与反思
表1 图3中所标点的能谱分析
由图 5 和表 1 并结合相图可知，金 属化层中黑色相为 Al2O3颗粒，灰色 相为 Sn-Ti 化合物 Ti6Sn5，白色相为 锡基固溶体。这说明在金属化过程中， 有少量的 Al2O3陶瓷颗粒过渡到金属 化层中，金属化涂料反应生成 Ti6Sn5 化合物，其不均匀分布于金属化层中。
两种方法都涉及到钎焊材料的应用，前者主要是利用 常规钎料，后者主要是利用 活性钎料。
PART THREE
三、实验过程
三、实验过程
准备材料： Al2O3陶瓷（质量分数为99%）； 商用紫铜； 钎料Sn-0.3Ag-0.7Cu( 质量分数， % )； Ti粉 （纯度为 99.9% ）------用 作金属涂层