太原科技大学
教学目的
了解新型(先进 ) 材料的研究与发展概况，掌握其成分、
组织、性能等特点，重点掌握各类新型材料的冶金连接 性能及连接工艺特点。
了解各种材料连接的新兴技术的现状及发展趋势，掌握
其基本理论及技术方面的有关知识，分析和解决先进材 料在连接过程中出现的各种焊接问题，能够结合具体材
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料选择合适的连接方法。
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者具有良好的室温和高温力学性能（ Ni3Al 、 FeAl 、 TiAl
等 ） ； 后 者 具 有 特 殊 物 理 和 化 学 性 能 （ YCo5 、 NiTi 、
Nb3Sn等）。
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3.高温合金 高温合金是指在600-1200℃高温下能承受一定应力并具有 耐氧化或耐腐蚀能力的合金，可分为铁基高温合金、镍基
，采用精密控制的制备工艺获得具有优异性能的新一代
陶瓷。
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先进陶瓷材料的特点：现代的陶瓷材料冠以“ 先进”(也可称作“ 精细” 、
“ 高技术”等), 是为了与传统的陶瓷材料相区别。 (1)原材料的不同。传统陶瓷以天然矿物, 如粘土、石英和长石等不加处理 直接使用;而现代陶瓷则使用经人工合成的高质量的粉体作起始材料。 (2)结构的不同。传统陶瓷中由于杂质成份和杂质相众多而不易控制 , 显微 结构粗劣而不够均匀, 多气孔;先进陶瓷则化学和相组成较简单明晰, 纯度高, 后者的显微结构均匀而细密。 (3)制备工艺的不同。传统陶瓷用的矿物经混合可直接用于湿法成型 , 如泥 料的塑性成型和浆料的注浆成型, 材料的烧结温度一般为900 ℃到1400℃; 而先进陶瓷用高纯度粉体一般添加有机的添加剂才能适合于干法或湿法成 型, 材料的烧结温度较高, 根据材料不同从1200 ℃到2200℃, 烧成后一般尚 1 需加工。 (4)性能不同。传统陶瓷材料一般限于日用和建筑使用；而先进陶瓷 , 基于 其优异的力学性能特别是高温力学性质和各种光、热、电、声、磁的功能。
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以及原子级的缺陷等) • 先进材料本身就是高技术的一部分，属于技术密集程度高和 保密性强的产业。
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先进材料的应用及发展
1.先进陶瓷材料
பைடு நூலகம்
陶瓷材料是指以各种金属的氧化物、氮化物、碳化物、
硅化物为原料，经适当配料、成型和高温烧结等人工合 成的无机非金属材料。 先进陶瓷材料又称高性能陶瓷、新型陶瓷或高技术陶瓷 ，是以精制的高纯、超细人工合成的无机化合物为原料
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2.金属间化合物 金属间化合物是指金属与金属之间，类金属和金属原子之 间以共价键形式结合生成的化合物，其原子排列具有高度
有序化的规律。当它以微小颗粒形式存在于合金的组织中
时，将会使合金的整体强度得到提高，特别是在一定温度 范围内合金的强度随温度升高而增强。 金属间化合物分类：承力结构类和功能金属间化合物。前
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效应，以实现某种功能的材料，如超导材料、磁性材料、
光敏材料、热敏材料、隐身材料和核材料等。
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工程中经常涉及的先进材料主要包括四类：先进陶瓷、金 属间化合物、高温合金、复合材料。 这些材料的一个共同特点是强度和硬度高，塑性和韧性差
，焊接中极易产生裂纹，采用常规的焊接方法很难对这类
材料进行焊接。然而，先进材料的发展及应用与高新技术 的开发发展密切相关，是高新技术发展必要的物质基础。 因此，如何实现工程中先进难焊材料的连接就变得至关重
——先进难焊材料的连接
材料学院 焊接教研室
主要内容
1. 先进材料发展概述
2. 先进材料连接技术的发展概述
3. 塑料的连接技术 4. 高温合金连接技术
5. 陶瓷材料连接技术
6. 复合材料连接技术 7. 功能材料连接技术
8. 电子束、激光以及搅拌摩擦焊接技术发展现状
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9. 水下焊接技术发展现状 10.太空焊接技术发展现状
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要。
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主要特点：与高技术密切相关
• 从先进材料的合成和制造看，往往是利用了一些通过高技术
获得的极端条件作为必要手段。 ( 例如：超高压、超高真空
、极低温、超高速冷却以及超高纯度等) • 先进材料的研究与发展与计算机技术和先进的自动控制技术 的发展和应用密切相关。 • 先进材料的质量要求往往是非常苛刻的 ( 例如超微量的杂质
高温合金和钴基高温合金。
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4.先进复合材料

复合材料：以一种材料为基体，另一种材料为增强体组合 而成的材料，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同 效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种 不同的要求。
6000年前人类就已经会用稻草加 粘土作为建筑复合材料。水泥复
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合材料已方法应用于高楼大厦和 河堤大坝等的建筑，发挥着极为 重要的作用。 燕子窝：泥土-草复合材料
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第一章：先进材料发展概述
先进材料的分类和特点 先进材料的应用及发展
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基本概念

材
料： 人类可接受、能经济地制造有用器件（或物品）
的物质。

先进材料： 具有比传统钢铁材料和有色金属材料更加优异
的性能，能够满足高新技术发展需要的一类工程材料，如高
技术陶瓷、金属间化合物、复合材料等。特指那些新近开发
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5.高性能工程塑料(特种工程塑料) 高性能工程塑料主要是根据航空航天等高新技术领域的需 求发展起来的一类综合性能优异的耐热热塑性工程塑料。 特种工程塑料 (美High performance plsatics; 日Super Engineering plastics)的特点： 具有优异的耐热性，热变形温度在200℃以上，长期使用 温度在150℃以上，且具有一定机械强度的聚合物。
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先进陶瓷的发展趋势： 1）由单相、高纯材料向多相复合陶瓷方向发展； 2）从微米级尺度向纳米级方向发展，及向介于原子或分子 与常规的微米机构之间的过渡性接过去发展；
3）陶瓷材料的加工技术发展。如形状设计和连接等。
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1 氮化硅陶瓷刀具 α-Al2O3与κ-Al2O3交替涂层的刀具
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或正在开发的具有优异性能和特殊用途的材料。
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按照材料属性划分为四类：先进金属材料、无机非金属材
料、有机高分子材料、先进复合材料。
按材料的使用性能分为两类：结构材料和功能材料。结构
材料是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚
度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求的
材料；功能材料是利用材料具有的电、磁、声、光、热等