陶瓷与金属的连接技术（上册） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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冯吉才，张丽霞，曹健 著

图书标签:

• 陶瓷连接
• 金属连接
• 材料科学
• 焊接技术
• 扩散连接
• 钎焊
• 热压结合
• 活性金属
• 连接工艺
• 材料工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030462275

版次：1

商品编码：11904234

包装：平装

丛书名： 材料科学技术著作丛书

开本：16开

出版时间：2016-03-01

用纸：胶版纸

页数：326

字数：410000

正文语种：中文

内容简介

　　《陶瓷与金属的连接技术（上册）》针对陶瓷与金属连接时，陶瓷母材难被润湿、界面易形成多种脆性化合物、接头残余应力大等缺点，探讨了陶瓷与金属连接时遇到的共性基础问题，以常见结构陶瓷为例，介绍它们与金属的连接技术，以解决陶瓷与金属连接的实际应用问题。《陶瓷与金属的连接技术（上册）》将重点介绍碳化硅、氧化铝、氧化硅、氧化锆、碳化钛等陶瓷与多种常见金属（钢、钛及钛合金、铝合金、Kovar合金、纯镍、铬及镍铬合金、难熔金属铌及钽）的连接工艺，同时阐述活性钎料及复合反应中间层设计原则、陶瓷母材焊前表面改性机制、界面反应机理、接头残余应力缓解机制等基础科学问题。
　　《陶瓷与金属的连接技术（上册）》可作为材料加工工程、焊接技术与工程、陶瓷材料学等领域的技术人员和高等院校相关专业师生的参考书。

内页插图

目录

前言
第1章 陶瓷与金属连接的基础问题
1．1 陶瓷与金属连接界面的润湿
1．1．1 钎料及中间层选择
1．1．2 母材表面处理状态及对润湿的影响
1．1．3 合金成分对润湿的影响
1．2 陶瓷与金属连接接头的界面反应
1．2．1 界面反应产物
1．2．2 界面反应的热力学计算
1．2．3 陶瓷和金属的扩散路径
1．3 陶瓷与金属连接接头的热应力
1．3．1 热应力的产生及影响因素
1．3．2 陶瓷和金属连接接头的热应力控制
1．3．3 陶瓷和金属连接接头的强度
参考文献

第2章 SiC与Ti及其合金的连接
2．1 SiC与Ti的连接
2．1．1 SiC／Ti接头的界面组织
2．1．2 反应相的形成条件与扩散路径
2．1．3 反应相的形成机理
2．1．4 反应相成长的动力学
2．1．5 接头的力学性能
2．2 SiC与Ti-Co合金的连接
2．2．1 SiC／T．-Co接头的界面组织
2．2．2 Ti含量对接头抗剪强度的影响
2．2．3 连接时间对接头强度的影响
2．2．4 连接温度对接头强度的影响
2．3 SiC与Ti-Fe合金的连接
2．3．1 界面组织分析
2．3．2 Ti含量对接头强度的影响
2．3．3 连接时间对接头强度的影响
2．3．4 接头的高温强度
2．4 SiC与TiAl合金的连接
2．4．1 siC／TiAl接头的界面组织
2．4．2 siC／TiAl界面反应相的形成过程
2．4．3 界面反应层的成长规律
2．4．4 连接工艺参数对接头性能的影响
参考文献

第3章 SiC与Cr及其合金的连接
3．1 SiC与Cr的连接
3．1．1 SiC／Cr扩散连接的界面组织
3．1．2 SiC／Cr界面反应相的形成及扩散路径
3．1．3 界面反应相的形成机理
3．1．4 反应相成长的动力学
3．1 ．5接头的力学性能
3．2 Sic与Ni-Cr合金的连接
3．2．1 界面组织
3．2．2 反应相形成及扩散路径
3．2．3 界面反应层的成长
3．2．4 合金成分对组织的影响
参考文献

第4章 sic与Nb、Ta的连接
4．1 SiC与Nb的连接
4．1．1 siC／Nb接头的界面组织
4．1．2 SiC／Nb的扩散路径
4．1．3 反应相的形成机理
4．1．4 反应相成长的动力学
4．1．5 接头的力学性能
4．2 SiC与Ta的连接
4．2．1 SiC／Ta接头的界面组织
4．2．2 反应相的形成机理
4．2．3 反应相的形成及成长
4．2．4 界面组织对接头强度的影响
参考文献

第5章 TiC金属陶瓷与钢的钎焊
第6章 Tic金属陶瓷与TiAI合金的自蔓延反应辅助连接
第7章 Si3N。陶瓷与TiAl合金的钎焊
第8章 Ti3AlC：陶瓷与TiAl合金的扩散连接
参考文献

前言/序言

　　结构陶瓷具有质量轻、强度高、耐高温及耐腐蚀等优点，在航空航天、能源、机械工程等领域得到广泛应用，为了克服其难加工、脆性大等缺点，实际应用中常采用陶瓷和金属的连接结构。由于陶瓷和金属物理性能、化学性能以及力学性能存在很大差异，常规的熔化焊接方法不能实现它们之间的连接，目前常用的方法是钎焊及扩散连接。
　　要实现陶瓷和金属的可靠连接，必须解决钎料合金对陶瓷母材的润湿铺展、界面脆性化合物控制及接头应力缓和等问题。多年来，作者所在的科研团队致力于结构陶瓷和常用金属材料的钎焊及扩散连接的应用基础研究、特种连接技术的开发及连接设备的研制，探讨了钎料成分、表面状态、连接工艺等因素对润湿的影响，阐明了陶瓷和金属接头的界面反应过程、反应相的形成条件和成长规律、残余应力的缓解措施，研制出了耐高温钎料、复合中间层及表面改性一真空连接一体化设备。
　　本书第1章主要介绍润湿、界面反应及应力缓解等共性基础问题；第2章至第4章主要介绍碳化硅陶瓷和钛及钛合金、铬及镍铬合金、难熔金属铌及钽的扩散连接；第5章和第6章分别介绍TiC金属陶瓷与钢、TiAl合金的连接；第7章和第8章分别介绍Si3N4陶瓷、Ti3AlC2陶瓷与TiAl合金的连接；第9章至第11章主要介绍Al2O3陶瓷与钛合金、铝合金、Kovar合金的钎焊；第12章和第13章分别介绍SiO2陶瓷与钛合金、不锈钢的钎焊；第14章主要介绍ZrO2陶瓷与TiAI合金、纯镍和Kovar合金的连接。本书研究工作得到国家杰出青年科学基金（编号：50325517）、教育部新世纪优秀人才支持计划（编号：NCET_12-0155）、国家自然科学基金面上项目（编号：50175021、51174066、51275133）及青年基金（编号：50705022、50805038）的资助，先后有15名博士研究生、28名硕士研究生参与了本团队的研究工作，发表论文100余篇（SCI收录75篇、EI收录106篇），申报国家发明专利30余项（已授权19项），并和其他研究成果合获国家技术发明二等奖1项。
　　本书第1～4章、第10.2节由冯吉才完成，第5章、第10.1节、第11～13章由张丽霞完成，第6～9章、第14章由曹健完成。

现代材料科学与工程的基石——聚焦无机非金属材料与金属的精密结合 本书并非《陶瓷与金属的连接技术（上册）》的延续或补充，而是独立成册，深入探讨了在当今科技飞速发展的时代背景下，无机非金属材料（以陶瓷为代表）与金属材料之间精密连接所面临的挑战、前沿技术及广阔应用。在众多领域，如航空航天、新能源、电子信息、生物医疗等，单一材料的性能已难以满足日益严苛的要求，因此，如何巧妙地将陶瓷优异的耐高温、耐腐蚀、绝缘、高硬度等特性与金属卓越的强度、韧性、导电导热性能相结合，成为了推动技术革新的关键。 核心议题与探索方向： 本书聚焦于材料界面科学的核心问题，深入剖析了陶瓷与金属在连接过程中发生的复杂物理化学过程。我们从基础理论出发，系统梳理了陶瓷材料的种类、特性及其在高温、腐蚀等极端环境下的行为规律。同样，对各种金属材料的结构、性能以及加工特性进行了详尽的介绍，为理解后续的连接技术奠定坚实基础。 关键章节内容概述（不包含《陶瓷与金属的连接技术（上册）》已提及内容）： 先进陶瓷材料及其改性技术： 在“上册”可能已涉及基础陶瓷介绍的情况下，本册将重点关注高性能陶瓷，例如氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅等在高纯度、纳米结构、复合化等方面的最新进展。同时，我们将探讨如何通过表面处理、掺杂、制备过程优化等手段，有效改善陶瓷的抗裂纹扩展能力、断裂韧性以及与其他材料的界面相容性。这部分内容将深入讲解先进陶瓷的制备原理、微观结构控制与宏观性能之间的关联，以及如何通过精密调控来获得满足特定工程需求的先进陶瓷。 金属材料的界面行为与预处理： 除了介绍常见的金属材料，本册将着重分析金属材料在高温、应力等复杂条件下，其表面原子排列、氧化物形成、点缺陷扩散等微观行为。我们将详细介绍针对不同金属基体，如不锈钢、钛合金、铝合金等，在连接前的界面活化、表面清洁、氧化层去除、表面涂层构建等预处理技术。这些预处理不仅能显著提高连接的可靠性，还能有效抑制连接过程中可能出现的有害相生成。 新型连接机理与方法探索： 在“上册”可能已涵盖了部分传统连接技术（如钎焊、扩散焊）的基础上，本册将深入探讨新兴的、更具前瞻性的连接技术。这包括但不限于： 等离子弧焊接与搅拌摩擦焊： 重点解析等离子弧的高能量密度和集束性如何实现陶瓷与金属的快速、高效连接，以及搅拌摩擦焊在避免熔化、减小热影响区、形成冶金结合等方面的独特优势，并重点关注其在异种材料连接中的具体应用和工艺参数优化。 激光诱导连接： 深入研究激光能量在材料界面处的吸收、传递和转化过程，如何利用激光精确控制加热区域，诱导形成特定结构的连接界面。我们将讨论不同波长、功率的激光对不同材料体系连接效果的影响，以及如何通过脉冲激光、光束整形等技术来优化连接质量。 超声波辅助连接： 阐述超声波振动如何通过清洁界面、促进原子扩散、降低连接温度等方式，实现高效、低温的陶瓷与金属连接。我们将重点介绍不同频率、功率的超声波设备在实际连接过程中的应用，以及如何通过超声波辅助实现更精密的界面控制。 电弧熔覆与定向能量沉积（DED）： 探讨利用电弧或激光等能量源，将陶瓷或金属粉末在金属基体上熔覆，逐步构建陶瓷-金属复合层或直接实现陶瓷与金属的冶金结合。本部分将详细介绍这些增材制造技术在复杂形状异种材料连接中的潜力。 界面相工程与性能调控： 陶瓷与金属的连接本质上是界面处的相变与相互作用。本册将着重分析连接过程中界面区域可能形成的各种化合物、固溶体以及界面缺陷。我们将深入研究如何通过精确控制连接工艺参数，如温度、时间、气氛、压力等，来调控界面相的种类、厚度、微观形貌，从而优化连接接头的力学性能（如抗拉强度、弯曲强度、断裂韧性、疲劳寿命）、热性能（如热导率、热膨胀系数匹配）以及电性能。特别会关注如何抑制脆性相的生成，促进韧性相的形成，以达到最佳的综合性能。 先进表征技术与失效分析： 为了深入理解连接机制和评估连接质量，本册将介绍一系列先进的表征技术，如高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、扫描透射电子显微镜（STEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）结合能量色散X射线光谱（EDS）等，用于分析连接界面的微观结构、化学成分和晶体结构。同时，我们将详细阐述不同失效模式（如界面断裂、应力腐蚀开裂、热疲劳失效等）的分析方法和预防策略，为实际工程应用提供指导。 应用实例与发展趋势： 除了理论和技术探讨，本书还将结合具体的工程应用案例，展示陶瓷与金属精密连接技术在各个领域的突破性进展。例如，在高温热障涂层、航空发动机涡轮叶片、燃料电池隔膜、大功率半导体器件散热基板、医疗植入物等领域，如何利用先进的连接技术实现材料性能的飞跃。最后，我们将对陶瓷与金属连接技术的未来发展方向进行展望，包括智能化连接、新型连接材料的开发、多尺度模拟与预测等。 本书的价值： 本书旨在为从事材料科学、机械工程、电子工程、航空航天等领域的科研人员、工程师以及相关专业的学生提供一个全面、深入的知识体系。通过对陶瓷与金属精密连接技术的深入剖析，读者将能够更好地理解不同材料体系的协同作用，掌握先进的连接工艺，并为开发更具创新性和更高性能的材料及产品奠定坚实的基础。本书的内容严谨，论证充分，理论与实践相结合，力求为读者带来一场关于材料界面科学的深度探索。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我最关心的就是它能不能解决我在实际工作中遇到的难题，尤其是在一些对可靠性要求极高的应用场景下，陶瓷与金属的连接一直是我的一个痛点。这本书在这一点上，做得非常出色。作者并没有回避那些复杂的、容易出错的环节，反而将其作为重点进行深入探讨。例如，在讨论扩散焊时，作者详细分析了温度、压力、时间和界面扩散深度之间的关系，并给出了优化参数的建议。他甚至举了一些由于参数设置不当而导致的连接失效案例，并分析了失效的原因，比如界面氧化、杂质引入、或者应力集中过大等等。这些真实的案例分析，对于我这样的实践者来说，简直是无价之宝。书中还引入了一些先进的检测技术，比如无损检测方法，用于评估连接的质量。作者对超声波探伤、X射线成像等技术的原理和应用进行了详细介绍，让我了解到如何通过这些手段来确保连接的可靠性。读到这里，我仿佛感觉到自己拥有了一双“火眼金睛”，能够穿透材料的表面，看到连接内部的真实情况。而且，作者对于不同材料组合的连接问题，也进行了分类讨论，比如陶瓷与铝合金的连接，陶瓷与不锈钢的连接，以及不同类型陶瓷和金属的组合，都提供了相应的解决方案和注意事项。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一个好的技术工程师，不仅要有扎实的理论基础，更要有丰富的实践经验。这本书，恰恰能够在这两方面都给予读者极大的帮助。作者在讲解每一种连接技术时，都会穿插一些实际的应用案例，比如在航空发动机、医疗器械、或者新能源汽车等领域，陶瓷与金属是如何被巧妙地连接在一起的。这些案例的介绍，不仅让我看到了连接技术的实际价值，也让我对这些技术在不同行业中的应用有了更直观的认识。我特别喜欢作者在分析这些案例时，会详细说明所采用的连接方法、工艺参数，以及最终的性能评估。这让我能够将书中的理论知识与实际应用相结合，从而更好地理解和掌握这些技术。读到这里，我仿佛已经走进了各个行业的一线生产车间，亲眼见证着各种高科技产品的诞生。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构安排，让我觉得非常合理。它并非简单地罗列技术，而是围绕着“连接”这个核心，层层深入。在介绍了基础的连接原理和方法之后，作者并没有止步于此，而是进一步探讨了连接过程中可能出现的各种问题，以及如何解决这些问题。比如，在进行高温连接时，如何控制热应力，避免陶瓷开裂？在涉及到真空环境下的连接时，又有哪些特殊的考虑？这些细节，往往是我们在其他技术资料中难以找到的，但对于实际应用却至关重要。作者还对一些先进的连接技术进行了介绍，比如激光焊接、电子束焊接等，这些技术在现代工业中扮演着越来越重要的角色。他详细解释了这些技术的原理，以及它们在陶瓷与金属连接中的优势和局限性。读到这里，我感觉自己仿佛站在了技术的最前沿，看到了未来连接技术的可能发展方向。而且，书中还涉及到一些连接材料的失效分析，比如连接处出现裂纹、剥离、或者腐蚀等问题，作者都给出了详细的分析和预防措施。这让我认识到，连接技术不仅仅是简单的“粘合”，更是一个复杂的系统工程，需要从材料选择、工艺控制到失效分析的全面考虑。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度，让我感到非常惊喜。我原以为它只是一本介绍基础连接技术的科普读物，但没想到，它在一些关键技术和理论分析上，做得如此深入。作者在探讨不同连接方法的机理时，会引用大量的科学文献和研究数据，这使得书中的论述非常有说服力。我特别喜欢作者在分析应力分布和热膨胀匹配时，所做的详细计算和模拟。这些内容对于理解连接的可靠性至关重要。书中的一些图表和数据，虽然看起来有些复杂，但经过作者的详细解读，我能够逐渐理解其中的含义。例如，在讨论陶瓷基板与金属焊盘的连接时，作者会详细分析不同钎料成分对连接强度的影响，以及温度变化对界面应力的影响。这些细节的探讨，让我对连接技术有了更深层次的认识，也让我对未来的研究方向有了更清晰的把握。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我拿到的时候，以为会是一本枯燥的技术手册，毕竟“陶瓷与金属的连接技术”这几个字，听起来就充满了专业术语和复杂的工艺流程。然而，翻开第一页，就被作者细致入微的叙述吸引住了。它并没有直接抛出一堆公式和图纸，而是从陶瓷和金属这两种截然不同的材料的性质入手，娓娓道来，好像在讲述一段古老的爱情故事，将两种看似不相干的物质，一步步引向融合。作者对陶瓷的微观结构、晶格特性、热膨胀系数等等，都做了非常生动的描述，甚至用了类比的手法，让我这个非专业人士也能大致理解。同样，对金属的延展性、强度、导电性等也进行了深入浅出的讲解。这种铺垫，为后续的连接技术打下了坚实的基础，让我对为什么需要特殊的连接方法，以及连接过程中会遇到哪些挑战，有了更清晰的认识。我特别喜欢作者对历史的回顾，提到了早期人类是如何尝试将陶瓷和金属结合的，虽然技术粗糙，但充满了智慧和毅力。这种历史的视角，让技术本身变得更加有血有肉，而不是冰冷的知识堆砌。读到这里，我甚至联想到一些古代的工艺品，那些精美的青铜镶嵌陶瓷的器物，原来背后蕴含着如此深厚的科学原理和技术积累。这本书的开篇，就给我带来了极大的惊喜，让我对接下来的内容充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够将两种截然不同的材料巧妙结合在一起的技术感到好奇。陶瓷的脆性与金属的韧性，在很多人看来是天生的对立面，然而，这本书却以一种令人惊叹的方式，揭示了如何打破这种界限。作者在描述连接技术时，并没有停留在理论层面，而是详细阐述了每种方法的具体操作步骤，从前期的表面处理，到加热、冷却的精确控制，每一个环节都充满了学问。我印象特别深刻的是关于钎焊的部分，作者不仅仅介绍了不同钎料的选择，还详细解释了钎剂的作用，以及在高温环境下，钎料如何润湿陶瓷和金属表面，最终形成牢固的连接。书中配有的示意图，虽然简单，却非常直观，能够帮助读者清晰地理解金属液如何在界面扩散，以及应力如何分布。我甚至尝试在脑海中模拟操作过程，想象着火焰在金属表面跳跃，钎料缓缓流动，最终将两种材料紧密地融合在一起。这种细致的描绘，让我觉得我仿佛置身于一个现代化的金属加工车间，亲眼见证着一项项精湛技艺的诞生。而且，作者还提到了不同连接方法在实际应用中的优缺点，比如在航空航天领域，哪些连接技术是首选，而在电子封装中，又有哪些是更合适的选择。这种对比分析，让我能够更全面地理解各种技术的适用性和局限性，为我日后的学习和工作提供了宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的技术书籍，不应该仅仅停留在“是什么”的层面，更应该深入到“为什么”和“怎么办”。这本书在这方面做得非常到位。作者在讲解每一种连接技术时，都会先解释其背后的物理原理，比如扩散、熔化、固化等。他会用严谨的数学公式来描述这些过程，但同时也会用清晰的语言来解释公式的含义，以及它在实际应用中的意义。这让我对这些技术有了更深刻的理解，而不仅仅是停留在表面。我特别欣赏作者对热力学和材料力学在连接技术中的应用的讲解，这些内容对于我来说，一直是一个难点，但通过这本书的阐述，我感觉豁然开朗。作者还详细介绍了各种连接方法的优缺点，以及它们各自的适用范围。这让我能够根据不同的应用需求，选择最合适的连接技术。比如，在一些对尺寸精度要求很高的电子元件封装中，激光焊接可能是更好的选择；而在需要大面积、高强度的连接时，扩散焊则更具优势。这种详细的对比分析，为我提供了非常实用的指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容，就像是一幅精美的拼图，将陶瓷与金属的连接技术，以一种完整而有序的方式呈现出来。从基础的材料特性，到各种连接方法的原理和应用，再到先进的技术和未来展望，作者都做了非常全面而深入的阐述。我尤其欣赏作者在章节之间的过渡，非常自然流畅，仿佛是在引导读者一步步地探索这个复杂而迷人的技术领域。书中不仅提供了大量的理论知识，还包含了很多实用的技巧和建议，这些都能够帮助读者在实际工作中更好地应用这些技术。而且，作者在写作过程中，始终保持着一种严谨而又充满热情的态度，这使得这本书不仅具有很高的学术价值，也具有很强的可读性。读完这本书，我感觉自己对陶瓷与金属的连接技术有了全新的认识，也对这个领域充满了更浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

我一直对科学的魅力深感着迷，而这本书，恰恰展现了科学的严谨与创造性。在描述陶瓷与金属的连接技术时，作者并没有满足于现有技术，而是积极探讨了未来可能的发展方向。他介绍了一些正在研究中的新型连接方法，比如等离子焊接、超声波辅助焊接等，以及它们在陶瓷与金属连接方面的潜在优势。这些前沿技术的介绍，让我感受到了科学的无限可能，也激发了我对未来技术发展的遐想。我甚至开始思考，未来是否会有更加环保、高效的连接技术出现，能够进一步拓宽陶瓷与金属的应用领域。而且，作者在书中还提到了一些关于连接可靠性评估的最新研究成果，比如基于人工智能的失效预测模型。这让我看到了技术发展的趋势，也为我今后的学习指明了方向。读到这里，我不仅学习到了具体的连接技术，更感受到了科学研究的严谨态度和创新精神，这对于我来说，是一种非常宝贵的精神财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，让我觉得非常亲切。虽然是技术类书籍，但作者并没有使用过于晦涩难懂的专业术语，而是尽量用通俗易懂的语言来解释复杂的概念。即使是一些非常专业的概念，作者也会通过生动形象的类比，或者结合实际的应用场景，来帮助读者理解。我尤其喜欢作者在描述过程中，常常会穿插一些个人的见解或者经验之谈，这让这本书读起来不像是一本冰冷的教科书，而更像是一位经验丰富的老师在与你交流。他会告诉你，在实际操作中，哪些是容易犯的错误，哪些是需要特别注意的细节。例如，在谈到高真空焊接时，作者就提到，有时候仅仅是空气中的一点点水分，都可能对焊接质量造成毁灭性的影响。这种告诫，对于我这样的初学者来说，简直是及时雨，能够帮助我避免很多不必要的弯路。而且，作者在文中还穿插了一些历史故事和名人轶事，让原本枯燥的技术内容变得生动有趣，读起来一点也不觉得疲惫。这种寓教于乐的方式，让我对这本书的喜爱程度又增加了几分。