[发明专利]一种具有致密连接层的陶瓷连接件及其连接方法和应用

说明书

本发明属于陶瓷连接技术领域，公开了一种具有致密连接层的陶瓷连接件及其连接方法和应用，该陶瓷连接件是在陶瓷粉体中加入溶剂和球磨介质经混料、干燥后，得到球磨后粉体，将粉体进行干压和冷等静压处理得到陶瓷生坯；然后将金属连接材料箔片或粉状的316不锈钢置于打磨后的陶瓷生坯之间，真空环境下在1200～1600℃中进行烧结制得。本发明方法可实现陶瓷材料的致密连接，制得的陶瓷连接件具有较好的抗腐蚀性能，室温下剪切强度为150～200MPa，在1200℃高温下的剪切强度为100～150MPa，接头残余应力为50～100MPa。

技术领域

本发明属于陶瓷连接技术领域，更具体地，涉及一种具有致密连接层的陶瓷连接件及其连接方法和应用。

背景技术

Si₃N₄、SiC、TiC等结构陶瓷一般都具有高强、高硬、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、抗高温等优良特性，在冶金、车辆和航空航天等领域具有广泛的用途。然而，正是因为以上材料具有优异的力学性能，其难加工性也限制了其在复杂结构件领域的应用。因此需要通过陶瓷之间的连接技术来制取形状复杂的零部件。但是对于形状复杂件，在连接过程中无法对其进行加压处理。因此，无法使用传统加压条件下的连接方法，比如NITE相连接、固相扩散连接、MAX相连接；对于前驱体连接虽然可以实现无压条件下的连接，但连接强度较低，连接层缺陷较多；玻璃陶瓷连接也可以实现无压条件下连接，但其接头抗高温和抗腐蚀性能较差；对于目前比较成熟的钎焊连接，可以实现无压下的高强连接，并且抗高温性和抗腐蚀性可以进行调节，但由于金属与陶瓷热膨胀系数的不匹配容易使得接头产生较大的残余应力，从而影响接头连接质量。因此，针对钎焊连接的优势，非常有必要在此基础上研究出新型连接方法，以降低陶瓷之间接头的残余应力。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种具有致密连接层的陶瓷连接件。该陶瓷连接件具有致密层，其连接层具有较好的抗腐蚀性能，可连接复杂形状陶瓷。室温下剪切强度为150～200MPa，在1200℃高温下的剪切强度为 100～150MPa，接头残余应力为50～100MPa。

本发明的另一目的在于提供上述方法具有致密连接层的陶瓷连接件的连接方法，该方法通过采用金属316不锈钢作为连接材料，利用熔融渗透原理对陶瓷进行连接，保证连接性能的同时，降低陶瓷之间接头的残余应力。

本发明的再一目的在于提供上述具有致密连接层的陶瓷连接件的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种具有致密连接层的陶瓷连接件，所述陶瓷连接件是在陶瓷粉体中加入溶剂和球磨介质经混料、干燥后，得到球磨后粉体，将粉体进行干压和冷等静压处理得到陶瓷生坯；将箔片或粉状的金属连接材料316不锈钢置于经打磨后的陶瓷生坯之间，真空环境下在1200～1600℃中进行烧结制得。

优选地，所述陶瓷连接件在室温下剪切强度为150～200MPa，在1200℃高温下的剪切强度为100～150MPa，残余应力为50～100MPa。

优选地，所述陶瓷粉体为SiC、Si₃N₄或TiC。

更为优选地，所述陶瓷粉体的纯度为99～99.9999％，所述陶瓷粉体的粒径为 1～10μm。

优选地，所述溶剂为无水乙醇或丙酮，所述球磨介质为Si₃N₄球或SiC球。

优选地，所述干压的压力为10～30MPa，所述冷等静压的压力为100～300MPa。

优选地，所述金属连接材料为陶瓷粉体的5～30vol％。

优选地，所述真空环境的真空度为10^-3～10^-5Pa；

优选地，所述烧结的时间为0.5～4h。