氧化铝(Al2O3)陶瓷具有电绝缘性好、硬度高、化学性能稳定、价格便宜等诸多优异性能,在机械、电子、化工、航空、航天等领域应用十分广泛。但Al2O3陶瓷固有的高脆性和低冲击韧性,导致其加工性能差,大尺寸或复杂形状部件如氧化铝陶瓷导轨、微反应器、机械搬运臂等难以直接烧结制备。这极大的限制了氧化铝陶瓷的应用领域和应用范围。
于是,“陶瓷连接”这一关键技术逐渐成为现代制造业中重要的加工手段。应用陶瓷连接的技术可以将小尺寸、结构简单的陶瓷构件组装成为大尺寸、结构复杂的陶瓷构件,以满足生产生活的需要。
实现陶瓷连接的方法是多种多样的,主要包括固态扩散连接、过渡液相连接和钎焊等,钎焊根据焊接材料的性质可分为玻璃钎焊法和金属钎焊法两类。其中“玻璃钎焊”因为焊料形成的玻璃焊缝与氧化铝陶瓷的化学相容性好、热膨胀系数相近,且连接工艺简单、环境污染小,受到了业界的广泛关注。
玻璃钎焊的原理是利用玻璃焊料熔化后形成玻璃体系,在陶瓷表面润湿铺展而实现可靠连接。使用玻璃焊料对陶瓷进行连接,可通过改变焊料中各氧化物的组成,实现对其热膨胀系数、熔融温度、玻璃化转变温度等参数的控制,从而使其更加契合母材的性质和陶瓷构件的服役条件。
陶瓷接头微观结构
为了能够让大家进一步了解玻璃焊料在氧化铝陶瓷领域中的应用,在4月24-25日于河南郑州举办的“2025年全国氧化铝粉体与制品创新发展论坛(第九届)”上,粉体圈特别邀请了长春工业大学的朱巍巍教授分享报告《玻璃焊料在氧化铝陶瓷焊接及制备中的应用》。
在本次报告中,长春工业大学朱巍巍教授将深入探讨玻璃焊料在氧化铝陶瓷焊接及制备中的应用。他将介绍CaO-Al2O3-SiO2、ZnO-Al2O3-SiO2、Dy2O3-Al2O3-SiO2等玻璃焊料在氧化铝陶瓷连接中的应用,分析焊接工艺对陶瓷接头微观结构及力学性能的影响,并展示适用于大面积焊接的玻璃焊料及焊接工艺。
氧化铝陶瓷焊接样品
不仅如此,本报告还将阐述玻璃焊料在氧化铝陶瓷制备中的作用。通过将玻璃焊料作为烧结助剂,不仅可以降低烧结温度,还能显著提高氧化铝陶瓷的力学性能。报告将详细解析玻璃助剂的含量、烧结工艺及烧结方法如何影响氧化铝陶瓷的微观结构和力学性能,为陶瓷材料的优化提供新的思路。
氧化铝/微晶玻璃复合材料的微观结构照片
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关于报告人
朱巍巍,1987年2月出生,博士,教授,博士研究生导师,吉林省高层次人才,长春工业大学优秀青年学者,材料科学与工程学院副院长。主要研究方向为先进陶瓷材料连接。作为负责人承担国家自然科学基金、吉林省科技发展计划重点研发项目、吉林省教育厅科学研究项目等各类科研项目7项,以第一作者或第一通讯作者在硅酸盐领域权威期刊发表SCI论文30余篇,授权国家发明专利9项。获吉林省科技进步一等奖1项,吉林省高校优秀科研成果1项。
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