先进材料连接技术及应用

   优选材料连接技术的应用产生了明显的经济效益和社会效益，是值得大力推广的。本书针对近年来受到人们关注的优选材料，如高技术陶瓷、金属间化合物、复合材料、功能材料等，对其连接原理、焊接性特点、技术要点及应用等做了系统的阐述，给出一些典型工程结构连接的应用示例，可以指导新产品研发。本书内容反映出近年来优选材料连接技术的发展，特别是一些高新技术的发展，对推动优选材料的焊接应用有重要的意义。本书供从事与材料开发和焊接技术相关事业的工程技术人员使用，也可供高等院校师生、科研院(所)和企事业单位的科研人员阅读参考。

李亚江，山东大学 材料科学与工程学院 ，教授、博导，曾作为技术员在原电子工业部（四机部）4191厂技术部门工作过7年，有从事基层焊接技术工作的经验；研究生毕业后留校任教（助教、讲师、副教授、教授，至今已有30多年），一直从事新材料及特种焊接技术的教学与科研工作，主持和完成国家、省（部）级科研课题20多项，获教育部自然科学一等奖1项、省科技进步奖4项，获国家发明专利20多项，指导博士生和硕士生30多人。在国内外重要刊物上发表论文280多篇，主要著作有《特殊及难焊材料的焊接》《焊接冶金学-材料焊接性》等。

   第1章概述/1

1.1优选材料的分类和性能特点/1

1.1.1优选材料的分类/1

1.1.2优选材料的性能特点/2

1.2优选材料的应用及发展前景/7

1.2.1优选陶瓷/7

1.2.2金属间化合物/8

1.2.3叠层材料/9

1.2.4复合材料/10

1.2.5功能材料/11

参考文献/12

第2章优选陶瓷材料的焊接/13

2.1陶瓷材料的性能特点及连接问题/13

2.1.1结构陶瓷的性能特点/14

2.1.2陶瓷与金属连接的基本要求/22

2.1.3陶瓷与金属连接存在的问题/22

2.1.4陶瓷与金属的连接方法/24

2.2陶瓷材料的焊接性分析/28

2.2.1焊接应力和裂纹/28

2.2.2界面反应及界面形成过程/33

2.2.3扩散界面的结合强度/40

2.3陶瓷与金属的钎焊连接/45

2.3.1陶瓷与金属钎焊连接的特点/45

2.3.2陶瓷与金属的表面金属化法钎焊/46

2.3.3陶瓷与金属的活性金属化法钎焊/50

2.3.4陶瓷与金属钎焊的示例/53

2.4陶瓷与金属的扩散连接/56

2.4.1陶瓷与金属扩散连接的特点/56

2.4.2扩散连接的工艺参数/57

2.4.3Al2O3复合陶瓷/金属扩散界面特征/66

2.4.4SiC/Ti/SiC陶瓷的扩散连接/73

2.5陶瓷与金属的电子束焊接/75

2.5.1陶瓷与金属电子束焊的特点/75

2.5.2陶瓷与金属电子束焊的工艺过程/76

2.5.3陶瓷与金属电子束焊示例/77

参考文献/78

第3章复合陶瓷与钢的扩散连接/80

3.1复合陶瓷与钢的扩散连接工艺/80

3.1.1Al2O3-TiC复合陶瓷的基本性能/80

3.1.2复合陶瓷与钢扩散连接的工艺特点/81

3.1.3扩散接头试样制备及测试方法/84

3.2Al2O3-TiC复合陶瓷与Q235钢的扩散连接/86

3.2.1Al2O3-TiC/Q235钢扩散连接的界面特征和显微硬度/87

3.2.2Al2O3-TiC/Q235钢扩散连接界面的剪切强度/89

3.2.3Al2O3-TiC/Q235钢扩散连接的显微组织/91

3.2.4界面过渡区析出相分析/94

3.2.5工艺参数对Al2O3-TiC/Q235钢扩散界面组织的影响/96

3.3Al2O3-TiC复合陶瓷与18-8奥氏体钢的扩散连接/99

3.3.1Al2O3-TiC/18-8钢扩散连接的界面特征和显微硬度/99

3.3.2Al2O3-TiC/18-8钢扩散连接界面的剪切强度/101

3.3.3Al2O3-TiC/18-8钢扩散连接的显微组织/103

3.3.4界面过渡区析出相分析/106

3.3.5工艺参数对Al2O3-TiC/18-8钢扩散界面组织的影响/108

3.4Al2O3-TiC复合陶瓷与W18Cr4V高速钢的扩散连接/110

3.4.1扩散工艺特点及试样制备/110

3.4.2Al2O3-TiC/W18Cr4V钢扩散连接的界面特征/112

3.4.3Al2O3-TiC/W18Cr4V扩散连接界面的剪切强度/113

3.4.4工艺参数对界面过渡区组织的影响/114

3.4.5Al2O3-TiC/W18Cr4V扩散界面裂纹扩展及断裂特征/116

参考文献/124

第4章镍铝及钛铝金属间化合物的连接/125

4.1金属间化合物的发展及特性/125

4.1.1结构用金属间化合物的发展/125

4.1.2金属间化合物的基本特性/126

4.1.3三种有发展前景的金属间化合物/127

4.1.4Ni-Al、Ti-Al系金属间化合物的超塑性/135

4.2Ni-Al金属间化合物的焊接/137

4.2.1NiAl合金的扩散连接/137

4.2.2Ni3Al合金的熔焊/141

4.2.3Ni3Al与碳钢（或不锈钢）的扩散焊/143

4.2.4Ni3Al基IC10合金的扩散连接和真空钎焊/147

4.3Ti-Al金属间化合物的焊接/150

4.3.1Ti-Al金属间化合物的焊接特点/151

4.3.2Ti-Al金属间化合物的电弧焊/154

4.3.3Ti-Al金属间化合物的电子束焊/155

4.3.4TiAl和Ti3Al合金的扩散焊/159

4.3.5TiAl异种材料的扩散焊/162

参考文献/166

第5章铁铝金属间化合物的连接/168

5.1铁铝金属间化合物及焊接性/168

5.1.1铁铝金属间化合物的特点/168

5.1.2铁铝金属间化合物的焊接性特点/172

5.1.3Fe3Al焊接接头区的裂纹问题/173

5.2Fe3A与钢（Q235、18-8钢）的填丝钨极氩弧焊/174

5.2.1Fe3Al与钢的钨极氩弧焊工艺特点/174

5.2.2Fe3Al/钢填丝GTAW接头区的组织特征/177

5.2.3Fe3Al/钢填丝GTAW接头区的显微硬度/186

5.2.4Fe3Al/钢GTAW接头的剪切强度及断口形态/189

5.3Fe3Al与钢（Q235、18-8钢）的真空扩散连接/195

5.3.1Fe3Al/钢真空扩散连接的工艺特点/196

5.3.2Fe3Al/钢扩散焊界面的剪切强度/198

5.3.3Fe3Al/钢扩散焊界面的显微组织特征/201

5.3.4Fe3Al/钢扩散焊接头的显微硬度/206

5.3.5界面附近的元素扩散及过渡区宽度/209

5.3.6工艺参数对扩散焊界面特征的影响/213

5.4Fe3Al金属间化合物的其他焊接方法/218

5.4.1Fe3Al金属间化合物的电子束焊/218

5.4.2Fe3Al的焊条电弧焊/219

5.4.3Fe3Al氩弧堆焊工艺及特点/221

参考文献/222

第6章叠层材料的焊接/224

6.1叠层材料的特点及焊接性/224

6.1.1叠层材料的特点/224

6.1.2叠层材料的焊接性分析/228

6.1.3叠层材料的焊接研究现状/232

6.2叠层材料的填丝钨极氩弧焊/235

6.2.1叠层材料填丝GTAW的工艺特点/235

6.2.2叠层材料焊接区的熔合状态/237

6.2.3叠层材料与18-8钢焊接区的组织性能/244

6.3叠层材料的扩散钎焊/247

6.3.1叠层材料扩散钎焊的工艺特点/247

6.3.2叠层材料与18-8钢扩散钎焊的界面状态/252

6.3.3叠层材料/18-8钢扩散钎焊接头的显微硬度/258

6.3.4叠层材料/18-8钢扩散钎焊接头的剪切强度/262

参考文献/264

第7章优选复合材料的焊接/266

7.1复合材料的分类、特点及性能/266

7.1.1复合材料的分类及特点/266

7.1.2复合材料的增强体/271

7.1.3金属基复合材料的性能特点/274

7.2复合材料的连接性分析/280

7.2.1金属基复合材料的连接性分析/280

7.2.2树脂基复合材料的连接性分析/285

7.2.3C/C复合材料的连接性分析/288

7.2.4陶瓷基复合材料的连接性分析/292

7.3连续纤维增强金属基复合材料的焊接/295

7.3.1连续纤维增强MMC焊接中的问题/295

7.3.2连续纤维增强MMC接头设计/296

7.3.3纤维增强MMC的焊接工艺特点/297

7.4非连续增强金属基复合材料的焊接/306

7.4.1非连续增强MMC焊接中的问题/306

7.4.2非连续增强MMC的焊接工艺特点/307

参考文献/315

第8章功能材料的连接/316

8.1超导材料与金属的连接/316

8.1.1超导材料的性能特点及应用/316

8.1.2超导材料的连接方法/318

8.1.3超导材料的连接工艺特点/321

8.1.4氧化物陶瓷超导材料的焊接/322

8.2形状记忆合金与金属的连接/331

8.2.1形状记忆合金的特点及应用/331

8.2.2形状记忆合金的焊接进展/338

8.2.3TiNi形状记忆合金的电阻钎焊/345

8.2.4TiNi合金与不锈钢的过渡液相扩散焊/349

参考文献/352