本发明专利技术涉及一种连接AlON/Al2O3陶瓷的方法，属于陶瓷材料连接领域。一种连接AlON/Al2O3陶瓷的方法，所述方法用AlON梯度中间层坯体通过无压烧结进行AlON和Al2O3陶瓷连接，所述AlON梯度中间层坯体中，与AlON陶瓷相连的部分由AlON和Y2O3粉体组成，Y2O3掺量为AlON的0.4～0.7wt.％；与Al2O3陶瓷相连的部分：或由AlON和Y2O3粉体组成，Y2O3掺量为AlON的3.0～5.0wt.％；或由AlON、Y2O3和Al2O3粉体组成，Y2O3掺量为AlON的0.5wt.％、Al2O3掺量为AlON的2～20wt.％。该方法采用无压烧结方法进行连接，对设备要求不高，无需其它外场辅助，适用于大尺寸构件连接，而且连接过程操作简单，连接效果好。好。
【技术实现步骤摘要】
一种连接AlON/Al2O3陶瓷的方法
[0001]本专利技术涉及一种连接AlON/Al2O3陶瓷的方法，属于陶瓷材料连接领域。
技术介绍
[0002]陶瓷材料由于具有强度高、硬度高、耐高温及耐磨损等特点，同时还拥有物理、化学性质稳定，耐蚀性好等优点，可广泛应用于航空、航天、能源等诸多领域。但是，陶瓷材料脆性大、塑性和韧性差，存在机械加工困难的问题，因此需要通过连接的手段实现大尺寸及复杂形状构件的制备，以满足工程的实际需求。AlON作为二十一世纪最有希望的透明陶瓷材料之一，同时兼具透过率高、透波范围宽和综合力学性能好的优点，是理想的耐高温透波窗口材料。而Al2O3陶瓷机械强度高、化学稳定性好，是应用最为广泛的一种陶瓷材料，也是常用的飞行器罩体材料。将具有透波性的AlON陶瓷窗口材料与作为罩体材料的Al2O3陶瓷进行连接，有望充分发挥两种材料各自的性能优势，进一步提升飞行器的性能，有利于促进相关装备的研发与应用。
[0003]目前，AlON陶瓷连接的研究尚处于初级阶段，针对AlON/AlON同质陶瓷连接，已经开展了一些研究工作，例如：Liang等利用Lu
‑
Al
‑
Si
‑
O
‑
N氮氧化物玻璃作为连接材料，实现了AlON/AlON陶瓷的连接(Ceramics International,2019,45(2):2591
‑
2595.)；Wang等利用β
‑
SiAlON/Y
‑
Si
‑
Al
‑
O
‑
N玻璃陶瓷作为中间层，或以AlON作为中间层，也实现了AlON/AlON陶瓷连接(Journal of Non
‑
Crystalline Solids,2019,503:389
‑
396；Scripta Materialia,2019,171:118
‑
121；一种用AlON粉体作为原料连接AlON陶瓷的方法，专利技术专利，201910195181.0)，其中，利用AlON粉体作为中间层材料时，界面处晶粒通过融合生长实现高致密度连接。
[0004]对于AlON与其它陶瓷间的异质陶瓷连接，刘明旭等采用钎焊方法，以100μm的Ag
‑
27Cu
‑
3.5Ti(wt.％)为钎焊材料，获得了AlON/BN
‑
Si3N4接头(采用Ag
‑
Cu
‑
Ti钎料连接BN
‑
Si3N4与AlON的工艺与机理研究.哈尔滨工业大学,2017)。至今，未见AlON陶瓷与Al2O3陶瓷连接方面的报道。
[0005]Al2O3陶瓷连接方法包括扩散连接、钎焊连接、微波连接、激光连接等，以扩散连接和钎焊连接为主。扩散连接需要在压力或外场辅助下完成，钎焊一般使用Ag
‑
35.3Cu
‑
1.8Ti wt.％作为填料，此外，CaO
‑
Al2O3‑
SiO2‑
TiO2玻璃陶瓷、Si
‑
Mg复合材料、B2O3‑
ZrO2/Al2O3等材料也可作为填料连接Al2O3陶瓷。
[0006]AlON陶瓷与Al2O3陶瓷连接属于异质陶瓷材料之间的连接问题，中间层材料需与AlON陶瓷和Al2O3陶瓷同时具有较好的连接能力。根据AlON粉体可以作为中间层原料，实现AlON/AlON陶瓷连接，并获得较好连接效果的研究现状，有望利用AlON粉体，通过中间层原料组成设计获得可用于连接AlON陶瓷和Al2O3陶瓷的中间层，并结合工艺，实现AlON/Al2O3陶瓷连接。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种用AlON梯度中间层连接AlON/Al2O3陶瓷的方法。该方法具体为以AlON粉体作为中间层原料，添加Y2O3粉体、Al2O3粉体调控中间层组成，设计组成梯度变化的中间层，并压制成坯体，采用无压烧结方法连接AlON和Al2O3陶瓷。
[0008]一种连接AlON/Al2O3陶瓷的方法，所述方法用AlON梯度中间层坯体通过无压烧结进行AlON和Al2O3陶瓷母材连接，所述AlON梯度中间层坯体中，
[0009]与AlON陶瓷相连的部分由AlON和Y2O3粉体组成，Y2O3掺量为AlON粉体的0.4～0.7wt.％；
[0010]与Al2O3陶瓷相连的部分：或由AlON和Y2O3粉体组成，Y2O3掺量为AlON的3.0～5.0wt.％；或由AlON、Y2O3和Al2O3粉体组成，Y2O3掺量为AlON的0.5wt.％、Al2O3掺量为AlON的2～20wt.％。
[0011]本专利技术所述方法中，AlON陶瓷母材与中间层坯体厚度之比≥2，同时Al2O3陶瓷母材与中间层坯体厚度之比≥2。
[0012]本专利技术所述方法中，构成中间层的两种不同组成坯体的厚度之比为0.8～1.2。优选地，构成中间层的两种不同组成坯体的厚度之比为1。本专利技术优选两种组成的坯体厚度相同，在实际操作中允许存在合理误差，因此，厚度之比为0.8～1.2，同样达到本专利技术所述技术效果。
[0013]进一步地，所述中间层坯体总厚度为1～2mm。
[0014]本专利技术所述连接AlON/Al2O3陶瓷的方法中，所述AlON粉体为纯相AlON粉体，O/N＝5～7，D
50
＝1.5～2.2μm；Al2O3粉体为α
‑
Al2O3，D
50
＝1.5～2.0μm。
[0015]本专利技术所述连接AlON/Al2O3陶瓷的方法中，优选将AlON梯度中间层的原料粉体压制成坯体，然后将中间层坯体置于AlON陶瓷和Al2O3陶瓷母材之间，使中间层坯体组成与母材AlON更为相近一侧接触AlON陶瓷，另一侧接触Al2O3陶瓷；然后通过无压烧结方法进行连接，从而实现AlON和Al2O3陶瓷连接。
[0016]优选地，所述无压烧结的条件为：在垂直于待连接平面的方向施加0.01～0.05MPa的单向压力，升温速率为10～30℃/min，连接温度为1860～1900℃，保温时间为80～180min。
[0017]优选地，所述中间层材料在置于AlON陶瓷和Al2O3陶瓷块体之间前，在20～40MPa条件下压制成坯体，再将坯体置于待连接的AlON陶瓷和Al2O3陶瓷块之间。
[0018]优选地，中间层坯体成型时，先向模具中倒入一种组成的粉体，再倒入另一种组成的粉体，然后再施加压力，压制成坯体。
[0019]优选地，连接件放置顺序从下至上为Al2O3陶瓷、中间层坯体、AlON陶瓷；或为AlON陶瓷、中间层坯体、Al2O3陶瓷。
[0020]采用本专利技术的方法所连接的AlON/Al2O3陶瓷，中间层与AlON陶瓷母材和Al2O3陶瓷母材界面处气孔较少，界面结合紧密。
[0021]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种连接AlON/Al2O3陶瓷的方法，其特征在于：所述方法用AlON梯度中间层坯体通过无压烧结进行AlON和Al2O3陶瓷母材连接，所述AlON梯度中间层坯体中，与AlON陶瓷相连的部分由AlON和Y2O3粉体组成，Y2O3掺量为AlON粉体的0.4～0.7wt.％；与Al2O3陶瓷相连的部分：或由AlON和Y2O3粉体组成，Y2O3掺量为AlON的3.0～5.0wt.％；或由AlON、Y2O3和Al2O3粉体组成，Y2O3掺量为AlON的0.5wt.％、Al2O3掺量为AlON的2～20wt.％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述AlON粉体为纯相AlON粉体，O/N＝5～7，D
50
＝1.5～2.2μm；Al2O3粉体为α
‑
Al2O3，D
50
＝1.5～2.0μm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：AlON陶瓷母材与中间层坯体厚度之比≥2，Al2O3陶瓷母材与中间层坯体厚度之比≥2。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：构成中间层的两种不同组成坯体的厚度之比为0.8～1.2。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述中...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭天祥，单英春，张陈博凡，徐久军，韩晓光，孙先念，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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