陶瓷-金属材料实用封接技术(第3版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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高陇桥编著 著

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• 工艺
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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122296894

商品编码：23942368672

出版时间：2018-01-01

作  者:高陇桥 编著 定  价:118 出 版 社:化学工业出版社 出版日期:2018年01月01日 页  数:315 装  帧:精装 ISBN:9787122296894 ●第1章陶瓷-金属封接工艺的分类、基本内容和主要方法
●1.1陶瓷-金属封接工艺的分类1
●1.2陶瓷-金属封接工艺的基本内容2
●1.2.1液相工艺2
●1.2.2固相工艺4
●1.2.3气相工艺5
●1.3陶瓷-金属封接工艺的主要方法5
●第2章真空电子器件用陶瓷-金属封接的主要材料和陶瓷超精密加工
●2.1概述7
●2.2陶瓷材料9
●2.2.1Al2O3瓷9
●2.2.2BeO瓷17
●2.2.3BN瓷24
●2.2.4AlN瓷27
●2.2.5CVD金刚石薄膜33
●2.2.6高温瓷釉34
●2.3精细陶瓷的超精密加工43
●2.3.1概述43
●2.3.2陶瓷超精密机械加工的几种方法43
●2.3.3陶瓷超精密加工的关键45
●部分目录

内容简介

本书为作者历经50多年的生产实践和研究试验的总结，除对陶瓷-金属封接技术叙述外，对常用封接（包括陶瓷、金属结构材料、焊料），以及相关工艺（例如高温瓷釉制造、陶瓷精密加工等）也进行了介绍。书中特别叙述了不同封接工艺的封接机理，强调了当今金属化配方的特点和玻璃相迁移方向的变化以及与可靠性的关系，介绍了许多常用的靠前外金属化配方和工艺。本次新修订第三版补充了大量近年来本领域材料和工艺等取得的更新成果和技术，以资同行参考。本书适用于真空电子器件、微电子器件、激光与电光源、原子能和高能物理、宇航工业、化工、测量仪表、航天设备、真空或电气装置、家用电器等领域中，并适合各种无机介质与金属进行高强度、高气密封接的科研、生产部门的工程技术人员阅读使用，也可作为大专院校有关专业师生的参考书。 序21世纪是知识经济时代，是科学技术飞速发展的年代，以科学技术为核心的知识是重要的战略性基础资源。真空电子器件已经广泛应用于所有国民经济领域，特别是应用于包括各种电子装备在内的民用和国防等领域。随着真空电子器件进入超高频、大功率、长寿命领域，玻璃与金属封接已不能胜任制管要求，必须采用陶瓷-金属封接工艺。真空电子器件是在高真空（10-5～10-6Pa）状态下工作的，对材料的气密性要求很高，对陶瓷-金属封接技术的要求更高。同时，陶瓷-金属封接应用领域不断扩大，从大功率微波管、大电流电力电子器件和高电压开关管等高真空器件，到新型、高效发电系统固体氧化物燃料电池，以及环保、汽车领域不可缺少的传感器等电子器件，都以高精度、高可靠的陶瓷-金属封接技术为基础。这给陶瓷-金属封接技术既带来了的机遇，也带来了严峻挑战。随着陶瓷-金属封接技术应用领域的进一步扩大，陶瓷-金属封接技术将在广度和深度上得到长足的发等

陶瓷-金属材料实用封接技术（第3版）：工艺、挑战与前沿展望 引言 陶瓷-金属材料的封接（或称钎焊、焊接、粘接）技术，在当今材料科学与工程领域扮演着至关重要的角色。其核心在于将具有优异高温强度、耐腐蚀性、绝缘性或特定电磁特性的陶瓷材料，与具有良好延展性、导电性、导热性或加工性的金属材料，通过可靠的连接方式实现功能集成。这种异质材料的连接，为航空航天、能源、电子、医疗器械等众多尖端科技领域的发展提供了不可或缺的技术支撑。 《陶瓷-金属材料实用封接技术（第3版）》深入探讨了这一关键技术，内容涵盖了从基础理论到实际应用的全方位知识。本书并非仅仅罗列各种连接方法，而是从材料特性出发，深入分析不同连接工艺的原理、优势、局限性以及关键影响因素。通过对大量实际案例的剖析，本书旨在为读者提供一套系统、实用且具有前瞻性的封接技术解决方案。 第一部分：基础理论与材料特性 在进入具体的封接技术之前，理解陶瓷与金属各自的材料特性以及它们之间可能产生的相互作用至关重要。 陶瓷材料特性解读： 陶瓷材料以其高熔点、高硬度、优异的绝缘性、耐高温性、耐磨损性、耐化学腐蚀性而著称。本书详细介绍了各类工程陶瓷（如氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅等）的微观结构、晶体学特征、热力学性质（热膨胀系数、热导率、比热容）、力学性能（抗压强度、抗拉强度、断裂韧性）以及电学和化学性能。特别地，本书强调了陶瓷材料的脆性以及其表面状态对封接成功率的巨大影响，例如表面粗糙度、氧化层、污染物等。 金属材料特性解读： 各种金属和合金（如不锈钢、铜、铝、镍基合金、贵金属等）在封接中的应用广泛。本书分析了它们的熔点、延展性、导电导热性、氧化行为、与其他材料的相容性以及对加工环境的敏感性。理解金属材料的塑性变形能力、固相线和液相线温度，对于选择合适的封接温度和工艺参数至关重要。 界面化学与物理： 陶瓷与金属之间不存在天然的化学键合，它们的连接通常依赖于中间层材料或特定的反应。本书深入探讨了陶瓷-金属界面的形成机制，包括润湿性、界面反应（如形成金属间化合物、氧化还原反应）、扩散以及由此产生的应力。理解这些界面行为，是避免界面脱粘、裂纹扩展等失效模式的关键。 第二部分：经典的陶瓷-金属封接技术 本书系统梳理了当前主流的陶瓷-金属封接技术，并对其进行了详细的阐述。 钎焊（Brazing）： 原理与分类： 钎焊是一种利用熔点低于母材但高于450°C的钎料，在不熔化母材的情况下，通过熔融的钎料填充接缝，实现金属间连接的工艺。本书详细介绍了根据钎料熔点、连接温度以及钎剂的使用情况进行的分类（如真空钎焊、保护气氛钎焊、感应钎焊、火焰钎焊）。 钎料选择： 针对不同的陶瓷-金属组合，本书提供了详尽的钎料选择指南。重点关注了活性钎料（含有Ti, Zr, V等活性元素的钎料）在连接氧化物陶瓷方面的应用，以及非活性钎料（如银铜、金铜、镍基等）在连接非氧化物陶瓷或金属基体时的优势。 工艺流程与关键参数： 从钎剂的选择与涂覆、工件预处理、装配、加热速率、保温温度与时间、冷却速率，到焊缝清理，本书逐一解析了每个环节的操作要点和对焊缝质量的影响。特别强调了真空度和气氛控制在避免氧化、促进润湿和减少缺陷中的作用。 常见问题与对策： 针对钎焊过程中可能出现的诸如润湿不良、焊缝空洞、裂纹、界面化合物过厚、应力集中等问题，本书提供了系统性的分析和解决方案。 扩散连接（Diffusion Bonding）： 原理与优势： 扩散连接是一种利用加热和加压，使两个表面紧密接触的材料之间发生原子间扩散，从而形成牢固连接的工艺。本书强调了其在连接对高温敏感材料、获得无接缝连接以及保持材料原有性能方面的独特优势。 工艺参数与影响： 详细阐述了温度、压力、时间、表面光洁度等关键工艺参数对扩散连接效果的影响。特别指出，温度的选择需要兼顾扩散速率和材料的变形，而压力则影响接触面积的增加。 界面行为分析： 深入探讨了扩散过程中原子迁移、界面化合物形成以及应力释放的机制。 粘接（Adhesive Bonding）： 粘接剂类型与选择： 尽管与焊接钎焊存在本质区别，但对于某些低温或对温度要求不苛刻的场合，聚合物粘接剂也常用于陶瓷-金属的连接。本书简要介绍了环氧树脂、硅橡胶、聚氨酯等不同类型粘接剂的特性，以及根据应用环境（温度、湿度、化学腐蚀性、机械载荷）选择合适粘接剂的原则。 界面准备与固化： 强调了表面处理（清洗、粗化、活化）在提高粘接强度中的重要性，以及不同粘接剂固化工艺（加热、紫外线照射）的适用性。 第三部分：先进的陶瓷-金属封接技术与应用 随着科技的进步，新的封接技术不断涌现，以满足日益严苛的应用需求。 反应烧结连接（Reaction Bonding）： 这种技术利用在高温下陶瓷和金属之间发生化学反应，生成新的化合物来形成连接。例如，活性钎焊中利用活性元素与陶瓷表面的反应来提高润湿性和结合强度。 等离子弧焊接（Plasma Arc Welding）与激光焊接（Laser Welding）： 对于特定结构的陶瓷-金属连接，这些高能束焊接技术能够实现局部精确加热，减少热影响区，提高焊接效率。本书会探讨其在微电子封装、传感器制造等领域的应用。 热喷涂（Thermal Spraying）： 通过将陶瓷或金属粉末加热熔化并高速喷射到基材表面，形成涂层，可以实现陶瓷或金属的制备与连接。例如，在金属基体上喷涂陶瓷涂层，再通过后续工艺实现连接。 3D打印与增材制造： 探讨了在增材制造过程中实现陶瓷-金属异质材料的逐层打印与连接，为复杂结构件的制造提供了新的可能。 第四部分：封接过程中的关键挑战与解决策略 陶瓷-金属封接的难点在于材料性质的巨大差异，本书系统梳理了这些挑战并提供了实用的解决方案。 热膨胀系数失配（CTE Mismatch）： 这是陶瓷-金属封接中最普遍的问题之一。由于陶瓷和金属的热膨胀系数差异巨大，在加热和冷却过程中会产生显著的内应力，容易导致界面裂纹或材料断裂。本书详细分析了CTE失配的产生机理，并提出了多种缓解策略，包括： 选择CTE相近的材料： 尽可能选择CTE相近的陶瓷和金属。 采用中间过渡层： 利用CTE介于陶瓷和金属之间的材料（如某些合金、金属陶瓷）作为缓冲层。 优化封接工艺： 控制加热和冷却速率，进行热处理应力消除。 结构设计： 通过设计柔性结构，如采用“V”形或“U”形连接，增加连接区域的柔韧性，分散应力。 引入微裂纹控制： 在设计中考虑引入可控的微裂纹，引导应力集中，避免灾难性失效。 界面反应与化合物的形成： 强烈的界面反应可能生成脆性的金属间化合物，降低连接强度和韧性，甚至导致界面分离。本书深入研究了不同材料体系下的界面反应产物，并给出了控制界面反应的途径，例如： 选择合适的钎料或填料： 避免生成脆性化合物的钎料。 控制反应温度和时间： 限制界面反应的程度。 引入阻挡层： 在界面之间加入一层阻挡层，抑制不利的扩散反应。 表面污染与氧化： 陶瓷和金属表面的污染物（油污、氧化层）会严重影响润湿性和结合力。本书强调了严格的表面清洁和预处理流程的重要性，包括机械清洁、化学清洗、退火、等离子体处理等。 封接质量的可靠性与无损检测： 确保封接质量的可靠性是工程应用的基础。本书介绍了多种无损检测技术，如超声波检测、X射线检测、声发射检测、渗透探伤等，用于评估焊缝内部缺陷，并强调了通过反复试验和失效分析来优化工艺流程。 第五部分：案例分析与前沿发展 本书通过丰富的实际案例，展示了陶瓷-金属封接技术在不同领域的应用。 航空航天领域： 如高温涡轮叶片、发动机燃烧室衬里、航天器结构件的连接。 能源领域： 如燃料电池的电极与电解质连接、核反应堆部件、高温热交换器。 电子电气领域： 如功率半导体器件的封装、高频微波器件、传感器、LED封装。 医疗器械领域： 如人工关节、牙科植入体、医疗传感器。 前沿展望： 智能化与自动化： 介绍智能制造技术在陶瓷-金属封接中的应用，如基于机器视觉的缺陷检测、自动化机器人焊接。 新材料与新工艺： 探讨新型陶瓷材料（如梯度材料、纳米陶瓷）、新型金属合金（如高熵合金）以及新兴封接技术（如固相焊接、超塑性成形连接）在未来的应用潜力。 数值模拟与仿真： 强调利用有限元分析（FEA）等数值模拟工具，预测封接过程中的应力分布、温度场，优化工艺设计，降低试错成本。 结论 《陶瓷-金属材料实用封接技术（第3版）》以其全面、深入、实用的内容，为从事陶瓷-金属材料研发、生产和应用的技术人员提供了宝贵的参考。本书不仅系统地介绍了成熟可靠的封接技术，更前瞻性地展望了行业未来的发展方向，是推动陶瓷-金属材料应用深度与广度的重要基石。通过掌握书中阐述的原理、技术和策略，读者将能够更有效地应对复杂多变的封接挑战，创造出更多高性能、高可靠性的先进产品。

评分☆☆☆☆☆

收到这本《陶瓷-金属材料实用封接技术(第3版)》后，我最想找到的是关于不同封接方法在特定应用场景下的优劣对比分析。比如，在高温环境下，哪种封接方法更具优势？在需要高真空度的场合，如何选择封接材料和工艺以确保长期的密封性能？对于承载高机械载荷的应用，如何设计封接结构以承受应力集中？我希望书中能提供一些基于工程实践的案例研究，详细阐述不同封接技术在解决实际工程问题中的应用经验和教训。 同时，我也对书中关于封接过程中的安全问题和环保要求有所关注。毕竟，在实际生产中，操作人员的安全和环境保护是非常重要的方面。书中是否会包含相关的安全操作规程，以及如何选择环保型的封接材料和工艺？例如，一些传统的钎焊材料可能含有有害物质，寻找更环保的替代品是当前行业发展的一个重要方向。我期望这本书能在这方面也提供一些指导性的建议。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名听起来就非常贴近实际工程需求，这让我非常感兴趣。我目前正在负责一个项目，需要将一种特殊的陶瓷传感器与金属外壳进行可靠的连接，以确保其在严苛的环境下也能正常工作。我迫切地希望在这本书中找到关于如何处理陶瓷与金属之间热膨胀系数不匹配问题的详细解决方案，因为这是导致很多连接失效的主要原因。书中是否会介绍一些特殊的中间层材料，或者特殊的预应力设计来缓解这种不匹配带来的应力？ 此外，我对于书中关于封接界面可靠性评估的方法也充满了期待。我们不仅需要知道如何做出连接，更重要的是如何证明这个连接是可靠的。书中是否会详细介绍各种无损检测技术，比如超声波检测、X射线成像、声发射技术等，以及如何利用这些技术来评估封接质量？对于一些关键应用，我们甚至需要进行加速寿命试验来预测其在实际使用中的寿命。希望书中能提供一些关于这方面的内容，让我们能够更有信心地推进我们的项目。

评分☆☆☆☆☆

作为一名应用型的工程师，我更看重的是技术的“实用性”。这本书的书名中带有“实用”二字，这让我对接下来的阅读充满了期待。我希望书中不仅仅停留在理论层面，而是能提供一系列可操作性强的技术指导。例如，在封接前，陶瓷和金属表面的处理方法有哪些？不同的预处理工艺（如化学清洗、机械打磨、等离子处理等）对封接质量有何影响？在封接过程中，加热方式（如电阻加热、感应加热、激光加热等）的选择原则是什么？保压时间、冷却速率的控制对于避免应力集中有何关键作用？我希望书中能像一本操作手册一样，清晰地列出每一步骤，并附带相应的注意事项和常见问题的解决办法。 我尤其希望书中能深入探讨封接界面处的微观结构与宏观性能之间的关系。封接后的界面是否会形成脆性相？这些相的成分和分布如何影响连接强度？书中是否会通过SEM、TEM、XRD等微观分析手段来揭示封接机制，并根据微观结构特征来指导工艺优化？对于一些高附加值的应用，比如航空航天、半导体制造等领域，对封接界面的可靠性要求极高，因此，深入理解和控制界面行为是至关重要的。

评分☆☆☆☆☆

这本书在我手中，封面设计简洁大气，但我更关心的是内容是否能达到“第3版”应有的深度和广度。技术总是在不断发展的，尤其是在材料科学和工程领域。我希望这本书能够反映最新的研究成果和技术进展。例如，在新型陶瓷材料（如高熵陶瓷）或者新型金属合金（如形状记忆合金）的封接方面，是否有新的突破？在封接工艺方面，是否有引入更先进的设备或技术，例如3D打印辅助封接、智能传感监控技术等？ 我也会关注书中关于封接质量的评价标准和测试方法。如何有效地评估封接结构的完整性、密封性、以及在服役条件下的长期可靠性？书中是否会介绍一些标准化的测试流程和评价指标，以便我们可以量化地评估封接效果？毕竟，再好的技术，如果缺乏科学的评价体系，也很难获得市场的认可和推广。我期待着这本书能够成为我们解决实际封接问题的有力武器，带领我们突破技术瓶颈，实现材料应用的新飞跃。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《陶瓷-金属材料实用封接技术(第3版)》，我当时抱着极大的期望，因为我手头正好有一个急需解决的材料封接难题。我所在的实验室近年来在开发一种新型的陶瓷基复合材料，其应用前景非常广阔，但最大的瓶颈就在于如何将其与金属构件进行可靠且长久的连接。之前的尝试，无论是高温钎焊还是机械连接，都存在这样那样的问题，比如界面脆性、热应力开裂、甚至在特定工况下发生腐蚀失效。我希望能在这本书中找到一些创新的思路，或者至少是成熟的、经过验证的解决方案。 我特别关注的是书中关于不同陶瓷与金属材料体系的封接方法。比如，书中是否详细介绍了氧化铝、氮化硅、碳化硅等常见陶瓷与不锈钢、镍基合金、钛合金等金属之间的匹配性，以及在不同应用环境下（例如高温、腐蚀、电磁辐射等）的最佳封接工艺选择？我希望书中能提供具体的实验数据、失效分析案例，甚至是详细的工艺参数表，让我们可以快速参考并应用于实际研发中。要知道，在材料科学领域，细节决定成败，一个微小的工艺参数偏差都可能导致整个封接结构的失败。