先進材料連接技術及應用

第1 章 概述
1.1 先進材料的分類和性能特點
1.1.1 先進材料的分類
1.1.2 先進材料的性能特點
1.2 先進材料的應用及發展前景
1.2.1 先進陶瓷
1.2.2 金屬間化合物
1.2.3 疊層材料
1.2.4 複合材料
1.2.5 功能材料
參考文獻

第2 章 先進陶瓷材料的焊接
2.1 陶瓷材料的性能特點及連接問題
2.1.1 結構陶瓷的性能特點
2.1.2 陶瓷與金屬連接的基本要求
2.1.3 陶瓷與金屬連接存在的問題
2.1.4 陶瓷與金屬的連接方法
2.2 陶瓷材料的焊接性分析
2.2.1 焊接應力和裂紋
2.2.2 界面反應及界面形成過程
2.2.3 擴散界面的結合強度
2.3 陶瓷與金屬的釺焊連接
2.3.1 陶瓷與金屬釺焊連接的特點
2.3.2 陶瓷與金屬的表面金屬化法釺焊
2.3.3 陶瓷與金屬的活性金屬化法釺焊
2.3.4 陶瓷與金屬釺焊的示例
2.4 陶瓷與金屬的擴散連接
2.4.1 陶瓷與金屬擴散連接的特點
   2.4.2 擴散連接的工藝參數
2.4.3 Al2 O3 複合陶瓷/金屬擴散界面特徵
2.4.4 SiC/Ti/SiC 陶瓷的擴散連接
2.5 陶瓷與金屬的電子束焊接
2.5.1 陶瓷與金屬電子束焊的特點
2.5.2 陶瓷與金屬電子束焊的工藝過程
2.5.3 陶瓷與金屬電子束焊示例
參考文獻

第3 章 複合陶瓷與鋼的擴散連接
3.1 複合陶瓷與鋼的擴散連接工藝
3.1.1 Al2 O3-TiC 複合陶瓷的基本性能
3.1.2 複合陶瓷與鋼擴散連接的工藝特點
3.1.3 擴散接頭試樣製備及測試方法
3.2 Al2 O3-TiC 複合陶瓷與Q235 鋼的擴散連接
3.2.1 Al2 O3-TiC/Q235 鋼擴散連接的界面特徵和顯微硬度
3.2.2 Al2 O3-TiC/Q235 鋼擴散連接界面的剪切強度
3.2.3 Al2 O3-TiC/Q235 鋼擴散連接的顯微組織
3.2.4 界面過渡區析出相分析
3.2.5 工藝參數對Al2 O3-TiC/Q235 鋼擴散界面組織的影響
3.3 Al2 O3-TiC 複合陶瓷與18-8 奥氏體鋼的擴散連接
3.3.1 Al2 O3-TiC/18-8 鋼擴散連接的界面特徵和顯微硬度
3.3.2 Al2 O3-TiC/18-8 鋼擴散連接界面的剪切強度
3.3.3 Al2 O3-TiC/18-8 鋼擴散連接的顯微組織
3.3.4 界面過渡區析出相分析
3.3.5 工藝參數對Al2 O3-TiC/18-8 鋼擴散界面組織的影響
3.4 Al2 O3-TiC 複合陶瓷與W18Cr4V 高速鋼的擴散連接
3.4.1 擴散工藝特點及試樣製備
3.4.2 Al2 O3-TiC/W18Cr4V 鋼擴散連接的界面特徵
3.4.3 Al2 O3-TiC/W18Cr4V 擴散連接界面的剪切強度
3.4.4 工藝參數對界面過渡區組織的影響
3.4.5 Al2 O3-TiC/W18Cr4V 擴散界面裂紋擴展及斷裂特徵
參考文獻

第4 章 鎳鋁及鈦鋁金屬間化合物的連接
4.1 金屬間化合物的發展及特性
4.1.1 結構用金屬間化合物的發展
4.1.2 金屬間化合物的基本特性
4.1.3 三種有發展前景的金屬間化合物
4.1.4 N-i Al、 T-i Al 係金屬間化合物的超塑性
4.2 N-i Al 金屬間化合物的焊接
4.2.1 NiAl 合金的擴散連接
4.2.2 Ni3 Al 合金的熔焊
4.2.3 Ni3 Al 與碳鋼（或不銹鋼） 的擴散焊
4.2.4 Ni3 Al 基IC10 合金的擴散連接和真空釺焊
4.3 T-i Al 金屬間化合物的焊接
4.3.1 T-i Al 金屬間化合物的焊接特點
4.3.2 T-i Al 金屬間化合物的電弧焊
4.3.3 T-i Al 金屬間化合物的電子束焊
4.3.4 TiAl 和Ti3 Al 合金的擴散焊
4.3.5 TiAl 異種材料的擴散焊
參考文獻

第5 章 鐵鋁金屬間化合物的連接
5.1 鐵鋁金屬間化合物及焊接性
5.1.1 鐵鋁金屬間化合物的特點
5.1.2 鐵鋁金屬間化合物的焊接性特點
5.1.3 Fe3 Al 焊接接頭區的裂紋問題
5.2 Fe3 A 與鋼（Q235、18-8 鋼） 的填絲鎢極氬弧焊
5.2.1 Fe3 Al 與鋼的鎢極氬弧焊工藝特點
5.2.2 Fe3 Al/鋼填絲GTAW 接頭區的組織特徵
5.2.3 Fe3 Al/鋼填絲GTAW 接頭區的顯微硬度
5.2.4 Fe3 Al/鋼GTAW 接頭的剪切強度及斷口形態
5.3 Fe3 Al 與鋼（Q235、18-8 鋼） 的真空擴散連接
5.3.1 Fe3 Al/鋼真空擴散連接的工藝特點
5.3.2 Fe3 Al/鋼擴散焊界面的剪切強度
5.3.3 Fe3 Al/鋼擴散焊界面的顯微組織特徵
5.3.4 Fe3 Al/鋼擴散焊接頭的顯微硬度
5.3.5 界面附近的元素擴散及過渡區寬度
5.3.6 工藝參數對擴散焊界面特徵的影響
5.4 Fe3 Al 金屬間化合物的其他焊接方法
5.4.1 Fe3 Al 金屬間化合物的電子束焊
5.4.2 Fe3 Al 的焊條電弧焊
5.4.3 Fe3 Al 氬弧堆焊工藝及特點
參考文獻

第6 章 疊層材料的焊接
6.1 疊層材料的特點及焊接性
6.1.1 疊層材料的特點
6.1.2 疊層材料的焊接性分析
6.1.3 疊層材料的焊接研究現狀
6.2 疊層材料的填絲鎢極氬弧焊
6.2.1 疊層材料填絲GTAW 的工藝特點
6.2.2 疊層材料焊接區的熔合狀態
6.2.3 疊層材料與18-8 鋼焊接區的組織性能
6.3 疊層材料的擴散釺焊
6.3.1 疊層材料擴散釺焊的工藝特點
6.3.2 疊層材料與18-8 鋼擴散釺焊的界面狀態
6.3.3 疊層材料/18-8 鋼擴散釺焊接頭的顯微硬度
6.3.4 疊層材料/18-8 鋼擴散釺焊接頭的剪切強度
參考文獻

第7 章 先進複合材料的焊接
7.1 複合材料的分類、特點及性能
7.1.1 複合材料的分類及特點
7.1.2 複合材料的增強體
7.1.3 金屬基複合材料的性能特點
7.2 複合材料的連接性分析
7.2.1 金屬基複合材料的連接性分析
7.2.2 樹脂基複合材料的連接性分析
7.2.3 C/C 複合材料的連接性分析
7.2.4 陶瓷基複合材料的連接性分析
7.3 連續纖維增強金屬基複合材料的焊接
7.3.1 連續纖維增強MMC 焊接中的問題
7.3.2 連續纖維增強MMC 接頭設計
7.3.3 纖維增強MMC 的焊接工藝特點
7.4 非連續增強金屬基複合材料的焊接
7.4.1 非連續增強MMC 焊接中的問題
7.4.2 非連續增強MMC 的焊接工藝特點

第8 章 功能材料的連接
8.1 超導材料與金屬的連接
8.1.1 超導材料的性能特點及應用
8.1.2 超導材料的連接方法
8.1.3 超導材料的連接工藝特點
8.1.4 氧化物陶瓷超導材料的焊接
8.2 形狀記憶合金與金屬的連接
8.2.1 形狀記憶合金的特點及應用
8.2.2 形狀記憶合金的焊接進展
8.2.3 TiNi 形狀記憶合金的電阻釺焊
8.2.4 TiNi 合金與不銹鋼的過渡液相擴散焊
參考文獻

 

序

　　歷史上每一種新材料的出現，都伴隨著新的連接工藝的出現並推動了科學技術的發展。先進材料的研究開發是多學科相互滲透的結果，連接技術對其推廣應用起著至關重要的作用，並在電子、能源、汽車、航太、核工業等部門中得到了應用。

　　先進材料的開發是發展高新技術的重要物質基礎，先進材料的連接在工程結構中是經常遇到的，而且在實踐中出現的問題較多，有時甚至阻礙了整個工程的進展。特别是許多先進材料的連接，採用常規的焊接方法難以完成，先進焊接技術的優越性日益突現。

　　本書從理論與實踐相結合的角度，針對近年來受到人們關注的先進材料（如高科技陶瓷、金屬間化合物、複合材料、功能材料等）的連接問題，對其連接原理、焊接性特點、技術要點及應用等做了系統的闡述，力求突出科學性、先進性和新穎性等特色。本書內容反映出近年來先進材料連接技術的發展，特别是一些先進技術的發展，對推動先進材料的焊接應用有重要的意義。書中給出一些先進材料結構連接的應用示例，可以指導新產品研究開發。

　　本書供從事與材料開發和焊接技術相關的工程技術人員使用，也可供大專院校師生、科研院（所）和企事業單位的科研人員參考。

　　參加本書撰寫的其他人員還有：王娟、馬海軍、夏春智、陳茂愛、劉鵬、沈孝芹、黄萬群、吳娜、李嘉寧、劉如偉、馬群雙、劉坤、蔣慶磊、魏守征。

　　由於筆者水準所限，書中不足之處在所難免，敬請讀者批評指正。