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ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2陶瓷微波烧结及连接

作　者: 范巍
导　师: 刘家臣
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 微波烧结连接 ZTM ZTA
分类号: TQ174.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

针对ZrO2-Al2O3-SiO2陶瓷的微波烧结与连接,借助SiC粉、Si粉与氧化物不同的微波吸收特性,设计含有SiC或Si组分的ZrO2-Al2O3-SiO2组成,对陶瓷烧结体在微波与传统加热方式下的微观结构、相组成变化规律进行了研究,进而设计含有SiC或Si的连接相进行ZrO2-Al2O3-SiO2陶瓷微波连接实验,结合实际连接工艺对影响连接效果的因素及微波连接机制进行了分析,得到以下结论:在微波加热条件下,SiC和Si常温强烈吸收微波迅速升温,通过热传递启动氧化物吸收微波,显著加快陶瓷的微波烧结进程,促进烧结和致密化;SiC和Si的氧化产物SiO2具有新生成相的较高活性,可促进莫来石和液相的形成,通过调节其加入量,可显著影响莫来石相的含量及烧结体微观结构的变化;体系中的SiC和Si是实现快速连接ZrO2-Al2O3-SiO2陶瓷的主要原因,进而达到降低连接成本,节约能源的目的;氧化反应伴随着一定的体积膨胀效应,有利于连接相的烧结致密和基体与连接相的结合。此外,连接装置的设计(保温性能、温度场、有效烧结区域等)、实验参数(升温制度、微波功率、保温时间、连接压力等)、连接工艺的改进(连接相的状态、连接层厚度等)、连接材料本身的性质,甚至实验者实验技能的良莠,都会影响微波连接效果。在微波作用下,ZrO2-Al2O3-SiO2陶瓷的连接机制为扩散连接占主导;反应连接机制必须与扩散连接机制共存以发挥作用;连接层及连接界面两侧基体发生元素的互扩散是形成良好连接界面的基础。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章前言  8-9
第二章文献综述  9-32
  2.1 陶瓷微波烧结技术  9-17
    2.1.1 引言  9
    2.1.2 微波烧结技术发展历程  9-10
    2.1.3 微波烧结机理  10-12
    2.1.4 微波烧结的特点  12
    2.1.5 微波烧结设备结构特点  12-14
    2.1.6 微波烧结主要工艺参数  14-15
    2.1.7 微波烧结技术在陶瓷材料领域的研究热点  15-16
    2.1.8 微波烧结现存问题  16-17
  2.2 陶瓷连接技术概述  17-22
    2.2.1 引言  17-18
    2.2.2 陶瓷烧结体的钎焊连接  18-19
    2.2.3 陶瓷烧结体的扩散连接  19-20
    2.2.4 高温自蔓延技术  20
    2.2.5 陶瓷烧结体连接界面机理  20-21
    2.2.6 影响连接强度的主要工艺参数  21-22
  2.3 陶瓷微波连接技术  22-28
    2.3.1 陶瓷微波连接的原理及特点  22
    2.3.2 烧结体微波连接研究进展  22-23
    2.3.3 烧结体微波直接连接  23-25
    2.3.4 烧结体微波间接连接  25
    2.3.5 SiC 的微波特性研究  25-27
    2.3.6 Si 的介电性能  27
    2.3.7 烧结体连接相的研究进展  27-28
  2.4 ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2 系陶瓷简介  28-30
    2.4.1 ZrO_2 增韧莫来石陶瓷（ZTM）  28-29
    2.4.2 ZrO_2 增韧A1203 陶瓷（ZTA）  29-30
  2.5 课题的提出  30-32
第三章实验设计与研究方法  32-37
  3.1 实验原料及设备  32
  3.2 实验设计  32-33
  3.3 实验流程工艺  33-36
    3.3.1 微波烧结配方设计  33-34
    3.3.2 微波烧结流程  34
    3.3.3 连接基体的制备  34-35
    3.3.4 连接相的制备  35
    3.3.5 微波连接实验  35-36
  3.4 测试与表征  36-37
    3.4.1 X 射线衍射物相分析  36
    3.4.2 SEM 扫描显微分析  36-37
第四章实验结果与讨论  37-59
  4.1 SiC 在反应烧结ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2 陶瓷中的作用  37-41
  4.2 SiC 在微波烧结ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2 陶瓷中的作用  41-45
    4.2.1 SiC 吸波、加快烧结进程的作用  41-42
    4.2.2 SiC 的加入量对微波烧结进程的影响  42-43
    4.2.3 SiC 及其含量对微波烧结产物及微观结构的影响  43-45
  4.3 微波烧结ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2 陶瓷小结  45-46
  4.4 微波连接ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2 陶瓷  46-50
    4.4.1 微波功率和升温制度的影响  46-47
    4.4.2 微波场与埋粉处理的影响  47-48
    4.4.3 连接压力的影响  48-49
    4.4.4 SiC 在微波连接ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2 陶瓷中的作用  49-50
  4.5 改进后的微波连接ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2 陶瓷  50-53
    4.5.1 工艺改进及改进后的连接效果分析  50-52
    4.5.2 5 i 粉代替SiC 粉改进微波连接ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2 陶瓷  52-53
  4.6 微波连接ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2 陶瓷小结  53
  4.7 微波连接ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2 陶瓷中的机制  53-59
    4.7.1 扩散连接机制  53-56
    4.7.2 反应连接机理  56-58
    4.7.3 微波连接ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2 陶瓷机制小结  58-59
第五章结论  59-60
参考文献  60-64
发表论文和科研情况说明  64-65
致谢  65

ZrO_2-Al_2O_3-SiO_2陶瓷微波烧结及连接

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