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緩解陶瓷金屬連接接頭殘余熱應(yīng)力方法研究進展

陶瓷或陶瓷復(fù)合材料具有密度低、強度高、耐高溫、耐腐蝕性能好 等一系列優(yōu)點，是目前非常有發(fā)展前途的高溫結(jié)構(gòu)材料，其研究發(fā)展日益受到重視。在實際的應(yīng)用過程中，為了制造尺度大或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件，常常需要將陶瓷或陶瓷復(fù)材進行連接，包括自身的連接及其與金屬的連接。

就陶瓷金屬連接頭而言，由于陶瓷與金屬的熱物理性能不匹配，使得陶瓷金屬連接接頭在焊后往往產(chǎn)生巨大的殘余熱應(yīng)力，而且隨著被連接的陶瓷與金屬之間膨脹系數(shù)差越大，接頭的殘余熱應(yīng)力越大，致使接頭的強度越低；或者是隨著被連接金屬的熱膨脹系數(shù)與其彈性模量乘積增大，接頭強度下降。有很多學(xué)者利用數(shù)值模擬方法對該殘余熱應(yīng)力進行了具體的計算，這些結(jié)果表明，在直接連接陶瓷金屬接頭殘余應(yīng)力分布存在著明顯的應(yīng)力集中。有效緩解接頭殘余熱應(yīng)力的是提高陶瓷金屬接頭性能必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

幾十年以來，國內(nèi)外針對環(huán)節(jié)陶瓷金屬連接接頭殘余熱應(yīng)力的方法開展了大量的工作，并且取得了一系列的進展。總體來看，環(huán)節(jié)陶瓷技術(shù)接頭殘余熱應(yīng)力的方法大體上課歸納為以下幾種：接頭梯度粉末鏈接方法、界面自蔓延高溫合成反應(yīng)梯度過渡層方法、復(fù)合釬料方法、夾具限制被焊金屬熱膨脹方法、多孔材料金屬纖維網(wǎng)緩沖材料法、軟性硬性緩沖材料法、被焊的陶瓷表層加工形成梯度結(jié)構(gòu)的方法等。