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“玻璃-金属”结构具有较高的密封性、保温能效和所需的结构强度,不仅能够表现出现代建筑、汽车和高速铁路车辆的设计美学与时代特征,而且具有良好的节能环保和绿色低碳的社会效益。因而,玻璃与金属之间的连接方法及其安全可靠性成为“玻璃-金属”结构进一步发展和应用的关键。 本论文所参与的课题采用一种“玻璃表面涂层预金属化+低温钎焊”的方法连接平板浮法钢化玻璃与45钢。采用大气等离子喷涂技术在玻璃基体上制备Al2O3涂层,然后在Al2O3涂层上制备Cu和Ni涂层,分析研究了不同喷砂粒度和喷涂热输入条件下Al2O3涂层的组织性能。同时,研究了钎焊工艺参数对两种不同预金属化涂层(Cu和Ni)的玻璃与钢接头界面的组织结构,及其抗剪强度的影响规律。 研究结果表明,对于玻璃这种硬度高、脆性大的基体材料,喷砂前处理过程中玻璃表面产生的大量缺陷,例如裂纹、碎片、凹槽、剥落等,是导致涂层结合强度下降的主要原因。在一定范围内,随着喷砂粒度的增大,Al2O3涂层与玻璃基体的结合强度逐渐增加,随着喷涂热输入的增大,Al2O3涂层与玻璃基体的结合强度逐渐减小。 在本试验研究中,当喷砂粒度为60目,喷涂距离为120mm,喷涂功率为33kW时,Al2O3涂层结合强度达到最大平均值,为20.5MPa;当喷砂粒度为20目,喷涂距离为80mm,喷涂功率为45.5kW时,Al2O3涂层孔隙率达到最小平均值,为8.79%。喷砂粒度对玻璃表面Al2O3涂层结合强度的影响最大,喷涂热输入则是影响玻璃表面Al2O3涂层孔隙率的主要因素。 在一定范围内,随着钎焊温度的提高和保温时间的增长,两种预金属化涂层的玻璃/钢钎焊接头的压剪强度均呈增加趋势。当钎焊温度为270℃,保温时间为4min时,预金属化Cu涂层的玻璃/钢钎焊接头的压剪强度达到最大平均值,为16.9MPa。当钎焊温度为270℃,保温时间为6min时,预金属化Ni涂层的玻璃/钢钎焊接头的压剪强度达到最大平均值,为11.4MPa。 研究结果表明,预金属涂层处理有效提高了玻璃与钢的可焊性,接头具有一定的强度水平。