陶瓷材料的连接技术研究与应用

中国粉体网讯  陶瓷材料具有许多优异的性能，如耐高温、耐磨损、高强度等，在航天、机械、能源等诸多领域都有着重要应用。但陶瓷材料的塑性较低、韧性差、耐冲击性差，对于尺寸较大、形状复杂的陶瓷零件，难以加工成形，所以需要研究陶瓷间的互连技术用以制备复杂的陶瓷结构。另一方面，由于陶瓷在单独使用过程中抵抗热应力和冲击载荷的能力差，而金属的强韧性与高塑性可以弥补陶瓷材料固有的缺点，采用特定的连接技术制备陶瓷-金属复合构件，可以得到兼具陶瓷材料与金属材料两者优点且能满足现代工程需要的结构部件。

到目前为止到，陶瓷连接出现了很多方法，如机械连接、粘接、熔化焊、钎焊、扩散焊等。由于陶瓷材料的熔点较高且脆性大，熔化焊并不适于用来连接陶瓷材料。钎焊时，母材不熔化，由钎料熔化后润湿被连接的材料表面，经凝固后形成接头。由于母材在连接过程中不熔化，因此钎焊在连接陶瓷材料时有其独特的优点。这使得钎焊与扩散钎焊成为陶瓷连接中最常用、最可能实现大规模工业化的连接方法。

间接钎焊

陶瓷钎焊的难点之一就在于钎料合金难以润湿陶瓷表面，最为直接的方法就是对待连接陶瓷进行表面改性，在陶瓷表面形成金属化层，从而将陶瓷/陶瓷和金属/陶瓷的连接均转化为金属/金属之间的连接，从而直接利用现有工艺进行连接。由于此法需要先在陶瓷表面形成金属化层，又称此法为两步法或间接钎焊。

活性钎焊

为了减少陶瓷金属化这一步骤，同时提高接头强度，研究人员开发出了活性钎焊技术。活性钎焊又称直接钎焊，与间接钎焊不同，直接钎焊不需要采用金属化这一中间步骤，而是利用含有Ti, Zr, Hf, Cr, V等活性元素金属钎料直接钎焊陶瓷。这些活性元素可以直接与陶瓷表面发生化学反应，熔化的钎料可以在反应产物表面润湿，形成冶金接合。

玻璃连接

玻璃具有与陶瓷相似的化学键结构，使玻璃可以在陶瓷表面润湿良好，因此能够与陶瓷发生化学反应或形成共晶等冶金反应，而且玻璃具有比金属密封剂更好的抗氧化和抗还原环境的能力。玻璃的CTE与陶瓷相似，且可以通过改变其成分获得最佳的CTE，从而最小化热应力，所以玻璃的相关性能适合于陶瓷，使玻璃成为与陶瓷连接的理想钎焊材料。

随着材料科学以及焊接技术的发展，陶瓷连接的研究势必深入进行，近年来也出现了许多新型连接方法，为陶瓷连接提供了新思路。2026年3月10日，中国粉体网将在山东淄博举办第五届半导体行业用陶瓷材料技术大会。我们邀请到长春工业大学朱巍巍教授作题为《陶瓷材料的连接技术研究与应用》的报告。

来源：

石宇皓等：陶瓷连接技术及其应用

（中国粉体网编辑整理/空青）

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