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      擴散焊接 - 陶瓷和陶瓷/金屬接頭
      發(fā)布時(shí)間:2022-08-01

      擴散焊接 - 陶瓷和陶瓷/金屬接頭

      擴散焊接是通過(guò)原子遷移實(shí)現的固相過(guò)程,沒(méi)有組件的宏觀(guān)變形。初始表面平整度和清潔度是必不可少的。要求表面粗糙度值小于 0.4 微米,并且在粘合之前必須在丙酮中清潔樣品。通常,在施加壓力的情況下,過(guò)程變量的范圍從中等溫度下的幾個(gè)小時(shí) (0.6T m) 到高溫下的幾分鐘 (0.8T m )。該工藝最常用于航空航天工業(yè)中的鈦。然而,陶瓷可以擴散焊接到自身和金屬上。

      除非存在擴散助劑或(更常見(jiàn)的)第二相,否則很難實(shí)現陶瓷-陶瓷擴散焊接。這些是晶界處最典型的玻璃相。

      焊接薄墊片以構建復雜的 3D 結構是該技術(shù)的[敏感詞]應用之一。這已經(jīng)實(shí)現了氧化鋁組件的快速原型制作。有人可能會(huì )說(shuō)這是燒結;實(shí)際上,擴散焊接和燒結的機制幾乎沒(méi)有區別。

      擴散焊接通常在通過(guò)元件或感應單元加熱的單軸壓力機中進(jìn)行(可以使用熱等靜壓,但需要更復雜的夾具)。這也對要處理的組件的大小提出了限制。然而,最近的一項創(chuàng )新使用微波加熱,這已被證明可以在幾分鐘內產(chǎn)生出色的粘合。

      連接不同材料時(shí)通常會(huì )增加一個(gè)復雜因素 - 熱膨脹系數 (CTE) 的差異。這會(huì )導致在界面處產(chǎn)生應變,從而導致粘合過(guò)早失效。這可以通過(guò)確保正確設計粘合線(xiàn)和/或通過(guò)使用中間層來(lái)克服,中間層的 CTE 介于待連接材料的中間層,并且通常具有低彈性模量。適當堆疊中間層(厚度從微米到毫米不等)可以使擴散結合發(fā)生。

      在電子工業(yè)中,氧化鋁和氮化鋁已使用薄金夾層與銅結合。金是一種非常好的中間層,并且可以在低至 300°C 的溫度下產(chǎn)生擴散結合。

      擴散——或更準確地說(shuō)是離子遷移——形成了靜電鍵合的基礎。靜電粘合要求被連接的表面必須盡可能平坦和清潔。待粘合的組件在真空中加熱并施加壓力。典型條件是 3MNm -2和 400°C。當達到所需溫度時(shí),施加約 100V 的直流電壓,金屬部件保持正電壓。非金屬成分必須包含移動(dòng)離子,例如 Na+。該工藝已成功應用于β-氧化鋁等玻璃和陶瓷。
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                                                                              靜電鍵合的硅玻璃換能器

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