專利名稱：一種氧化鋯增韌莫來石陶瓷的微波連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陶瓷與陶瓷連接技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氧化鋯增韌莫來 石陶瓷的微波連接方法。
背景技術(shù)：
氧化鋯增韌莫來石(ZTM)陶瓷具有一定的常溫韌性、耐高溫蠕變、抗高 溫氧化，尤其是130(TC附近出現(xiàn)高溫強度"起跳"的特性特點，是很多1300 'C附近環(huán)境溫度使用構(gòu)件的最佳選材。在某些特殊場合，需將ZTM陶瓷制備 成長管狀構(gòu)件，如冶金熱札長軋輥或高溫金屬液體輸送管道?，F(xiàn)有陶瓷成型 和燒結(jié)技術(shù)，不能滿足超過一定長度陶瓷構(gòu)件的制備，常需借助類似金屬焊 接技術(shù)的陶瓷連接技術(shù)才能夠?qū)崿F(xiàn)超長、大尺寸或復(fù)雜形狀陶瓷構(gòu)件的制備。 現(xiàn)有各種陶瓷連接技術(shù)一般都需將構(gòu)件和連接面同時加熱才能實現(xiàn)陶瓷構(gòu)件 連接的目的，耗能耗時，連接的尺寸仍具有局限性。
發(fā)明內(nèi)容
為克服上述技術(shù)背景中的不足，本發(fā)明提出一種氧化鋯增韌莫來石陶瓷 的微波連接方法，利用金屬和非氧化物陶瓷氧化形成氧化物陶瓷相的特點， 以及微波對不同組分的選擇性加熱特性，實現(xiàn)ZTM陶瓷的接點處局部微波加 熱焊接，為超長ZTM構(gòu)件的制備提供低成本高效制備技術(shù)。
本發(fā)明通過如下方法實現(xiàn)采用含金屬Al、 SiC、 Al力3和Zr02組分的連 接層組成，制備成膏狀涂抹在連接界面，通過界面部位施加微波加熱，可實 現(xiàn)界面處具有和ZTM相近組成的高強度連接。
在上述方法中，連接層初始組成的重量比例為Al: SiC: A1203: Zr02= (10—20 ): ( 30-50 ): (0-20): ( 10—30 )。
在上述方法中，SiC組分的粒度為0. 05-1.2jam。
在上述方法中，Al組分的粒度為l-2nm。 在上述方法中，人1203組分的粒度為0. 1-0. 8ym。 在上述方法中，Zr02組分的粒度為0. 02-0. 5pm。
在上述方法中，連接組成混合調(diào)制成膏狀通過加入聚乙烯醇和磷酸二氫 鋁的水溶液實現(xiàn)。
本發(fā)明提出的一種氧化鋯增韌莫來石陶瓷的微波連接方法的積極效果在 于可實現(xiàn)連接層附近組分的選擇性加熱連接，且連接層具有和被連接體相 同和相近的組成。
其技術(shù)原理為金屬Al在600左右熔融可適于連接界面處凹凸不平處的 充填，隨后發(fā)生氧化反應(yīng)生成Ah03組分，并伴隨體積膨脹；SiC在600-900 'C氧化形成Si02,也伴隨體積膨脹效應(yīng)；上述兩種氧化反應(yīng)的體積膨脹效應(yīng)利 于界面層的致密和消除缺陷，同時二者的氧化產(chǎn)物A1A和Si02在130(TC形 成莫來石；調(diào)整原始組分含量可使連接層燒結(jié)后組分與被連接ZTM組分相同 或相近；尤其重要的是，原始組成中的SiC具有常溫吸收微波的特性，可使 中間連接層在微波作用下迅速先于被連接體加熱，而50(TC以前，氧化物吸 收微波較弱，SiC氧化后，連接層已達(dá)到50(TC以上，啟動氧化物吸收微波而 被不斷加熱實現(xiàn)連接層的致密化連接；而ZTM被連接體由于缺少SiC的微波 啟動作用，微波吸收效果差， 一直不能被加熱到高溫。由上述方案連接成的 ZTM構(gòu)件，連接界面處具有和被連接體相近甚至高于被連接體的連接強度。
具體實施方式
實施例1:
釆用20wt。/。平均粒度為1. 5 jum的金屬Al、35wt。/。平均粒度0. 08 jam的SiC、 15 wty。平均粒度0. 5 jum的A1203、 30wt。/。平均粒度0. 2 的氧化鋯，加5wt°/。 濃度的聚乙烯醇水溶液占總重量的8wt%、磷酸二氫銷占總重量的2wt。/。，均勻 研磨成膏狀，涂抹于兩塊ZTM陶瓷被連接表面，將兩塊ZTM陶瓷靠聚乙烯醇
和磷酸二氫鋁的作用在室溫下連接，自然干燥后，置于微波場中，施加3kw
功率作用0.5小時，可使連接層溫度達(dá)到150(TC實現(xiàn)成功連接，連接強度 430MPa。
實施例2:
釆用20w"/。平均粒度為1. 5jum的金屬Al、50wty。平均粒度0. 08jum的SiC、 30w"/。平均粒度0. 2 jum的氧化鋯，加5wty。濃度的聚乙烯醇水溶液占總重量的 6wt%、磷酸二氫鉬占總重量的2wty。，均勻研磨成膏狀，涂抹于兩塊ZTM陶瓷 被連接表面，將兩塊ZTM陶瓷靠聚乙烯醇和磷酸二氫鋁的作用在室溫下連接， 自然干燥后，置于微波場中，施加lkw功率作用0.5小時，可使連接層溫度 達(dá)到1200C實現(xiàn)成功連接,連接強度31函Pa。
權(quán)利要求
1、一種氧化鋯增韌莫來石陶瓷的微波連接方法，其特征在于，采用含金屬Al、SiC、Al2O3和ZrO2組分的連接層組成，制備成膏狀涂抹在連接界面，通過界面部位施加微波加熱，可實現(xiàn)界面處具有和ZTM相近組成的高強度連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種氧化鋯增韌莫來石陶瓷的微波連接方法，其 特征在于，連接層初始組成的重量比例為Al: SiC: A1203: ZrO尸(10-20):(30—50 ): (0—20): ( 10—30 )。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種氧化鋯增韌莫來石陶瓷的微波連接方法，其 特征在于，SiC組分的粒度為0.05-1. 2 iam。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種氧化鋯增韌莫來石陶瓷的微波連接方法，其 特征在于，人1203組分的粒度為0.1-0. 8 jum。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述一種氧化鋯增韌莫來石陶瓷的微波連接方法，其 特征在于，Zr02組分的粒度為0.02-0.5jum。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種氧化鋯增韌莫來石陶瓷的微波連接方法， 其特征在于，連接組成混合調(diào)制成膏狀通過加入聚乙烯醇和磷酸二氫鋁的水 溶液實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化鋯增韌莫來石陶瓷的微波連接方法，該方法采用含金屬Al、SiC、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和ZrO<sub>2</sub>組分的連接層組成，制備成膏狀涂抹在連接界面，通過界面部位施加微波加熱，可實現(xiàn)界面處具有和ZTM相近組成的高強度連接。
文檔編號C04B37/00GK101186518SQ20071015104
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者劉家臣, 海 徐, 杜海燕, 亮 陳 申請人:天津大學(xué)