【摘 要】
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氧化铝（Al2O3）陶瓷是一种重要的结构陶瓷,具有优异的耐磨性、耐腐蚀性等。采用Al2O3陶瓷制备的机械零部件广泛应用于机械、化工和航空航天等领域。随着科学技术的不断发展,机械零部件的尺寸、形状变得更加复杂,且Al2O3陶瓷脆性大,难以采用传统的机械加工方式加工。采用连接技术,连接小尺寸、形状简单的Al2O3陶瓷可以获得形状复杂、尺寸大的Al2O3陶瓷零部件。本论文以B2O3-SiO2连接材料为基
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氧化铝（Al2O3）陶瓷是一种重要的结构陶瓷,具有优异的耐磨性、耐腐蚀性等。采用Al2O3陶瓷制备的机械零部件广泛应用于机械、化工和航空航天等领域。随着科学技术的不断发展,机械零部件的尺寸、形状变得更加复杂,且Al2O3陶瓷脆性大,难以采用传统的机械加工方式加工。采用连接技术,连接小尺寸、形状简单的Al2O3陶瓷可以获得形状复杂、尺寸大的Al2O3陶瓷零部件。本论文以B2O3-SiO2连接材料为基础,设计三种不同类型的连接材料（B2O3-SiO2,B2O3-SiO2-Zn O和B4C-SiO2）,开展了空气中Al2O3陶瓷低压连接及性能研究。具体研究内容如下:以B2O3-SiO2作为连接材料,研究了SiO2含量、连接温度以及保温时间对Al2O3陶瓷接头物相成分、微观结构以及剪切强度的影响。连接时,B2O3和Al2O3反应生成Al4B2O9晶须能增强接头的力学性能,由于B2O3易于挥发,接头中间层存在孔洞缺陷。添加一定的SiO2能减少B2O3的挥发,提高接头的致密度。当B2O3和SiO2的质量配比为1:0.5（BS0.5）时,在1000℃、保温2 h和施加30 k Pa压力的条件下连接Al2O3陶瓷,接头的连接效果最佳,接头剪切强度达到107.6±25.3 MPa。接头强度与玻璃连接相当,而连接材料无需使用复杂的玻璃工艺制备,简化了连接工艺。基于BS0.5浆料,在浆料中加入不同质量配比的Zn O,研究了Zn O含量、连接温度以及保温时间对Al2O3陶瓷接头物相成分、微观结构以及剪切强度的影响。浆料中的Zn O与Al2O3发生反应,生成Zn Al2O4结晶相,能在一定程度上强化接头的力学性能。当BS0.5和Zn O的质量配比为1:0.05时,在1100℃,保温1 h和施加30 k Pa压力的条件下连接Al2O3陶瓷,接头的剪切强度达到106.4±12.9 MPa,连接后中间层产物有Al4B2O9晶须,Zn Al2O4结晶相以及钙硼硅酸盐玻璃。以B4C-SiO2作为连接材料,研究了不同工艺参数（SiO2含量、连接温度以及保温时间）对Al2O3陶瓷接头物相成分、微观结构以及剪切强度的影响。引入B4C替代B2O3作为硼源,连接时B4C氧化为B2O3,能降低中间层内B2O3的挥发速率,有利于提高接头的致密度,接头内的缺陷减少,剪切强度提升。当B4C和SiO2的质量配比为1:2时,在1000℃、保温2 h和施加30 k Pa压力的条件下连接Al2O3陶瓷,接头的剪切强度为110.0±19.3 MPa。
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