[发明专利]一种基于氧化铝-钛-镍实现氧化铝陶瓷的扩散连接方法

说明书

本发明公开了一种基于氧化铝‑钛‑镍实现氧化铝陶瓷的扩散连接方法，准备正方形结构的纯Ti箔、纯Ni箔及Al₂O₃片，然后用浓HNO₃和浓度10％的HCl溶液分别冲洗纯Ti箔、纯Ni箔及Al₂O₃片，将纯Ti箔、纯Ni箔及Al₂O₃片制成Al₂O₃‑Ti‑Ni‑Ti‑Al₂O₃结构的扩散偶；然后将扩散偶两侧用石墨片施加压力进行固定；经退火处理实现氧化铝陶瓷的扩散连接。本发明能够将两种材料可靠地结合起来，充分利用各自的优良性能，接头处质量稳定，连接强度高。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种基于氧化铝-钛-镍实现氧化铝陶瓷的扩散连接方法。

背景技术

在新材料生产过程中，经常遇到材料本身或与其他材料的连接问题。尤其像陶瓷、金属间化合物、非晶态材料及单晶合金等一些合金的可焊接性能差，用传统的熔焊方法，很难实现可靠的连接。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于氧化铝-钛-镍实现氧化铝陶瓷的扩散连接方法，通过控制连接温度和保温时间研究镍、钛和氧化铝的界面反应，优化界面结构，进而提高金属陶瓷复合材料的力学性能，制备出性能优异的Al₂O₃-Ti-Ni-Ti-Al₂O₃结构的样品。

本发明采用以下技术方案：

一种基于氧化铝-钛-镍实现氧化铝陶瓷的扩散连接方法，用浓HNO₃和浓度10％的HCl溶液分别冲洗纯Ti箔、纯Ni箔及Al₂O₃片，将纯Ti箔、纯Ni箔及Al₂O₃片制成Al₂O₃-Ti-Ni-Ti-Al₂O₃结构的扩散偶；然后将扩散偶两侧用石墨片施加压力进行固定；经退火处理实现氧化铝陶瓷的扩散连接。

具体的，纯Ni箔：纯Ti箔的厚度比为1.0:1.0。

具体的，施加的压力为1～5kPa。

具体的，将固定后的石墨模具放入高真空碳管炉内进行退火处理。

进一步的，退火处理的升温速率为5～10℃/min，反应温度为1350～1500℃，保温时间为2～10h。

具体的，纯Ti箔、纯Ni箔及Al₂O₃片的尺寸为20mm×20mm，纯Ti箔、纯Ni箔的厚度为0.05～1mm，Al₂O₃片的厚度为1～5mm。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种基于氧化铝-钛-镍实现氧化铝陶瓷的扩散连接方法，可以在不降低基体性能的情况下实现金属和陶瓷的材料的焊接连接。

进一步的，Ni：Ti的厚度比为1.0:1.0。目的一方面是形成性能优异的NiTi金属间化合物，另一方面方便观察反应后产物。

进一步的，施加压力为了保证Ni、Ti及Al₂O₃之间紧密接触，扩大基体有效接触面积，促进结合面的塑性变形。

进一步的，除掉炉腔中的氧气，防止样品氧化，提高焊件性能。

进一步的，选择温度为母材熔点以下温度，进行固态扩散，扩散速率较快，焊缝接头强度较好。