陶瓷-金属封接材料的选用原则

       陶瓷是用各种金属的氧化物、氮化物、碳化物、硅化物为原料,经适当配料、成形和高温烧结制得的一类无机非金属工程材料。这类材料一般是由共价键、离子键、或混合键结合而成,因之与金属相比,具有许多独特的性能。陶瓷材料的健合力强,具有很高的弹性模量,即刚度大;硬度仅次于金刚石, 远高于其它材料的硬度; 强度理应高于金属材料,但因成分、组织不如金属那样单纯,且缺陷多,实际强度要比金属低。在室温下,陶瓷几乎不具有塑性,难以发生塑性变形,加之气孔等缺陷的交互作用,其内部某些局部很容易形成应力集中而又难以消除,因而冲击韧度和断裂韧度降低,脆性大,对裂纹、冲击应力、表面损伤特别敏感,容易发生低应力脆性断裂破坏。

       陶瓷的熔点高,且在高温(1000℃以上)能保持其高温强度和抗氧化的能力。导热性低,热膨胀系数小,耐急冷、急热性能差,温度的剧烈变化,很容易使其发生破裂。陶瓷的组织结构稳定,不易氧化,对酸、碱、盐的腐蚀也有很好的抗力。另外,陶瓷晶体中没有自由电子,一般具有很好的绝缘性。少数陶瓷具有半导体性质。某些陶瓷具有特殊的光学性能,如用作固体激光材料、光导纤维、光贮存材料等。

陶瓷-金属封接材料的选用原则如下:

① 所选用的陶瓷、金属、钎料在室温到略高于使用钎料熔点的范围内, 应具有相同或接近的热膨胀系数;

② 在不匹配封接中,要选择屈服极限低、塑性好、弹性模量低的金属材料作为封接金属和钎料;

③ 根据封接件的要求,选择具有一定强度、软化温度、电阻率和导热系数的陶瓷材料。

常用陶瓷-金属封接配偶的情况见表3。