【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种连接alon透明陶瓷与氧化铝陶瓷的方法。
技术介绍
1、氮氧化铝(alon)陶瓷是一种各向同性的单相透明陶瓷，硬度为石英玻璃的4倍，为蓝宝石的85％，可耐1200℃的高温；另外，由于其优异的机械和光学性能，透明的alon陶瓷可用于红外窗、透明装甲和防刮窗等领域。近年来，对alon陶瓷的研究大多集中在实验室小尺寸样品的制备上，以研究其光学和力学性能。事实上，利用现有的设备和技术直接制造大尺寸的alon元件并不容易。因此，从实际工程应用的角度出发，开发透明alon陶瓷与异种材料的连接技术具有十分重要的意义。
2、目前有关alon透明陶瓷的连接研究受到越来越多学者的关注，关于alon自身的连接，wang guang等通过使用母材的粉末中间层，在1880℃保温80min下成功实现无压连接(scripta materialia 171(2019)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)。另外，还可以采用lu-al-si-o-n氮氧化物玻璃、β-sialon/y-si-al-o-n玻璃陶瓷作为连接材料，实现了alon陶瓷的连接(ceramics international45(2)(2019)2591-2595；journal of non-crystalline solids 503(2019)389-396)。对于alon透明陶瓷与异种材料连接，li chun等采用活性钎料agcuti在真空条件下钎焊了alon与ti6al4v、ti2al
技术实现思路
1、本专利技术是要解决现有的alon透明陶瓷与al2o3陶瓷的钎焊温度较高的技术问题，而提供一种绿色低成本玻璃连接alon透明陶瓷与氧化铝陶瓷的方法。
2、本专利技术的绿色低成本玻璃连接alon透明陶瓷与氧化铝陶瓷的方法是按以下步骤进行的：
3、步骤一、将bi2o3粉末、b2o3粉末和cao粉末均匀混合，得到无铅玻璃钎料，然后装填于坩埚中，在马弗炉中在1000℃～1100℃保温2h～2.5h，得到液态玻璃，随后将液态玻璃迅速倒入去离子水中，得到玻璃碎块，再通过球磨工艺获得玻璃粉，玻璃粉的平均尺寸≤5微米；
4、所述的无铅玻璃钎料是由bi2o3、b2o3和cao三种氧化物组成，其中bi2o3的质量分数为80％～85％，b2o3的质量分数为10％～20％，余量为cao；
5、步骤二、将母材alon透明陶瓷与al2o3陶瓷的待焊接部位依次进行打磨、超声波清洗和干燥处理；
6、步骤三、将步骤一制备的玻璃粉压制坯体成型，压制成坯体的厚度在400微米～600微米；将玻璃钎料坯体置于两个陶瓷母材中间作为中间层，两个陶瓷母材分别位于上层和下层，放入马弗炉中；
7、步骤四、以10℃/min～20℃/min的升温速率从室温升温至钎焊温度并保温5min～30min，再以5℃/min～10℃/min的速率降温到300℃～310℃，然后随炉自然冷却到室温；
8、所述的钎焊温度为700℃～800℃且在空气环境下。
9、与现有技术相比，本专利技术提供了一种低温无铅玻璃钎料，并在无压条件下实现了alon陶瓷和al2o3陶瓷的连接，有益效果在于：
10、本专利技术提供的低温无铅玻璃钎料用于alon透明陶瓷和al2o3陶瓷连接方法，将bi2o3-b2o3-cao玻璃作为连接异种陶瓷的中间层，并采用空气下直接钎焊实现alon和al2o3异种陶瓷的连接，其中无铅玻璃钎料流动性好，与两侧母材润湿优异性能，同时连接层缺陷少，可靠性高。本专利技术提供的低温无铅玻璃钎料的热膨胀系数为8.2×10-6/k，与alon陶瓷(7.8×10-6/k)和al2o3陶瓷(6.5～7.5×10-6/k)十分接近。在连接过程中，玻璃与两个母材交互作用，alon与al2o3陶瓷母材表面与液态玻璃接触后均向液态玻璃中有少量溶解，尤其是陶瓷母材晶界处熔解较明显，这对冷却后界面结合是有利的，使得连接界面非平直化，起到机械互锁作用，有利于接头性能提升，焊缝中玻璃填充均匀，存在少量的气孔，该气孔为闭孔结构，不影响接头的气密性。步骤四中在750℃保温10min得到的接头的室温最大抗剪强度约为31mpa。
11、因此，本专利技术采用绿色低成本玻璃钎料作为中间层，用于alon透明陶瓷和al2o3陶瓷的连接，能够实现母材的良好润湿和界面结合，从而实现了异种陶瓷结构件的成形制造。
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1.一种绿色低成本玻璃连接AlON透明陶瓷与Al2O3陶瓷的方法，其特征在于绿色低成本玻璃连接AlON透明陶瓷与Al2O3陶瓷的方法是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种绿色低成本玻璃连接AlON透明陶瓷与Al2O3陶瓷的方法，其特征在于步骤一中球磨的转速为300转/分钟～400转/分钟。
3.根据权利要求2所述的一种绿色低成本玻璃连接AlON透明陶瓷与Al2O3陶瓷的方法，其特征在于步骤一中球磨的时间为24h。
4.根据权利要求1所述的一种绿色低成本玻璃连接AlON透明陶瓷与Al2O3陶瓷的方法，其特征在于步骤一中所述的无铅玻璃钎料是由Bi2O3、B2O3和CaO三种氧化物组成，其中Bi2O3的质量分数为82％，B2O3的质量分数为15.5％，余量为CaO。
5.根据权利要求1所述的一种绿色低成本玻璃连接AlON透明陶瓷与Al2O3陶瓷的方法，其特征在于步骤一中在马弗炉中在1000℃保温2h。
6.根据权利要求1所述的一种绿色低成本玻璃连接AlON透明陶瓷与Al2O3陶瓷的方法，其特征在于步骤一中所述的无铅
7.根据权利要求1所述的一种绿色低成本玻璃连接AlON透明陶瓷与Al2O3陶瓷的方法，其特征在于步骤四中以10℃/min的升温速率从室温升温至钎焊温度并保温10min。
8.根据权利要求1所述的一种绿色低成本玻璃连接AlON透明陶瓷与Al2O3陶瓷的方法，其特征在于步骤四中以5℃/min的速率降温到300℃。
9.根据权利要求1所述的一种绿色低成本玻璃连接AlON透明陶瓷与Al2O3陶瓷的方法，其特征在于步骤四中所述的钎焊温度为750℃且在空气环境下。
10.根据权利要求1所述的一种绿色低成本玻璃连接AlON透明陶瓷与Al2O3陶瓷的方法，其特征在于步骤四中所述的钎焊温度为700℃且在空气环境下。
...【技术特征摘要】
1.一种绿色低成本玻璃连接alon透明陶瓷与al2o3陶瓷的方法，其特征在于绿色低成本玻璃连接alon透明陶瓷与al2o3陶瓷的方法是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种绿色低成本玻璃连接alon透明陶瓷与al2o3陶瓷的方法，其特征在于步骤一中球磨的转速为300转/分钟～400转/分钟。
3.根据权利要求2所述的一种绿色低成本玻璃连接alon透明陶瓷与al2o3陶瓷的方法，其特征在于步骤一中球磨的时间为24h。
4.根据权利要求1所述的一种绿色低成本玻璃连接alon透明陶瓷与al2o3陶瓷的方法，其特征在于步骤一中所述的无铅玻璃钎料是由bi2o3、b2o3和cao三种氧化物组成，其中bi2o3的质量分数为82％，b2o3的质量分数为15.5％，余量为cao。
5.根据权利要求1所述的一种绿色低成本玻璃连接alon透明陶瓷与al2o3陶瓷的方法，其特征在于步骤一中在马弗炉中在1000℃保温2h。
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺宗晶，徐慧宁，谭忆秋，邢超，孙良博，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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