[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于氧化鋁-鈦-鎳實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷的擴(kuò)散連接方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010775193.3
• 申請(qǐng)日: 2020-08-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112062589A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李燁飛;牛瑞霞;李書(shū)文;李海生;鄭巧玲;亦雨奇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B37/00
• 分類(lèi)號(hào): C04B37/00
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 高博

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于氧化鋁?鈦?鎳實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷的擴(kuò)散連接方法，準(zhǔn)備正方形結(jié)構(gòu)的純Ti箔、純Ni箔及Al₂O₃片，然后用濃HNO₃和濃度10％的HCl溶液分別沖洗純Ti箔、純Ni箔及Al₂O₃片，將純Ti箔、純Ni箔及Al₂O₃片制成Al₂O₃?Ti?Ni?Ti?Al₂O₃結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散偶；然后將擴(kuò)散偶兩側(cè)用石墨片施加壓力進(jìn)行固定；經(jīng)退火處理實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷的擴(kuò)散連接。本發(fā)明能夠?qū)煞N材料可靠地結(jié)合起來(lái)，充分利用各自的優(yōu)良性能，接頭處質(zhì)量穩(wěn)定，連接強(qiáng)度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于氧化鋁-鈦-鎳實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷的擴(kuò)散連接方法。

背景技術(shù)

在新材料生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常遇到材料本身或與其他材料的連接問(wèn)題。尤其像陶瓷、金屬間化合物、非晶態(tài)材料及單晶合金等一些合金的可焊接性能差，用傳統(tǒng)的熔焊方法，很難實(shí)現(xiàn)可靠的連接。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于氧化鋁-鈦-鎳實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷的擴(kuò)散連接方法，通過(guò)控制連接溫度和保溫時(shí)間研究鎳、鈦和氧化鋁的界面反應(yīng)，優(yōu)化界面結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高金屬陶瓷復(fù)合材料的力學(xué)性能，制備出性能優(yōu)異的Al₂O₃-Ti-Ni-Ti-Al₂O₃結(jié)構(gòu)的樣品。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于氧化鋁-鈦-鎳實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷的擴(kuò)散連接方法，用濃HNO₃和濃度10％的HCl溶液分別沖洗純Ti箔、純Ni箔及Al₂O₃片，將純Ti箔、純Ni箔及Al₂O₃片制成Al₂O₃-Ti-Ni-Ti-Al₂O₃結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散偶；然后將擴(kuò)散偶兩側(cè)用石墨片施加壓力進(jìn)行固定；經(jīng)退火處理實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷的擴(kuò)散連接。

具體的，純Ni箔：純Ti箔的厚度比為1.0:1.0。

具體的，施加的壓力為1～5kPa。

具體的，將固定后的石墨模具放入高真空碳管爐內(nèi)進(jìn)行退火處理。

進(jìn)一步的，退火處理的升溫速率為5～10℃/min，反應(yīng)溫度為1350～1500℃，保溫時(shí)間為2～10h。

具體的，純Ti箔、純Ni箔及Al₂O₃片的尺寸為20mm×20mm，純Ti箔、純Ni箔的厚度為0.05～1mm，Al₂O₃片的厚度為1～5mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

本發(fā)明一種基于氧化鋁-鈦-鎳實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷的擴(kuò)散連接方法，可以在不降低基體性能的情況下實(shí)現(xiàn)金屬和陶瓷的材料的焊接連接。

進(jìn)一步的，Ni：Ti的厚度比為1.0:1.0。目的一方面是形成性能優(yōu)異的NiTi金屬間化合物，另一方面方便觀察反應(yīng)后產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，施加壓力為了保證Ni、Ti及Al₂O₃之間緊密接觸，擴(kuò)大基體有效接觸面積，促進(jìn)結(jié)合面的塑性變形。

進(jìn)一步的，除掉爐腔中的氧氣，防止樣品氧化，提高焊件性能。

進(jìn)一步的，選擇溫度為母材熔點(diǎn)以下溫度，進(jìn)行固態(tài)擴(kuò)散，擴(kuò)散速率較快，焊縫接頭強(qiáng)度較好。