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氧化鋁陶瓷基板材料擁有在高溫下具有高強(qiáng)度、高硬度、高絕緣、高耐腐蝕、高耐磨、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等諸多優(yōu)良特性。它們是陶瓷電機(jī)、磁流體發(fā)電和核反應(yīng)，設(shè)備的關(guān)鍵材料。當(dāng)然陶瓷板材料用于燃?xì)廨啓C(jī)或復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，如箍、渦輪葉片、閥門(mén)零件和燃?xì)廨啓C(jī)渦輪增壓器零件時(shí)，它們的焊接技術(shù)就顯得尤為重要。

微波焊接是陶瓷焊接的另一種新方法，由于其加熱速度快、加熱均勻，具有許多潛在的經(jīng)濟(jì)效益。迄今為止，該技術(shù)已用于陶瓷與玻璃的焊接。

陶瓷基板材料具有良好的的耐熱性和耐腐蝕性，在航空航天、汽車(chē)、化工、電子等眾多高科技領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。然而，氧化鋁陶瓷基板在機(jī)械加工材料極其困難。這極大地限制了陶瓷材料的進(jìn)一步推廣和使用，解決方案除了目前正在研究的陶瓷超塑性成形外。最有發(fā)展前景的技術(shù)是陶瓷焊接，即將形狀簡(jiǎn)單的陶瓷零件焊接，制成形狀復(fù)雜或尺寸較大的部件。因此，陶瓷焊接越來(lái)越受到人們的重視。微波焊接是一種全新的焊接技術(shù)，它利用微波對(duì)材料中的陶瓷進(jìn)行加熱，并在一定壓力下完成連接。根據(jù)接頭之間是否添加中間介質(zhì)，微波焊接和間焊接。由于陶瓷的加熱是通過(guò)微波和材料的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，接頭連接均勻，避免裂縫。同時(shí)，微波加熱的加熱速度極快，內(nèi)部陶瓷晶粒不會(huì)嚴(yán)重長(zhǎng)大，晶界相元素分布比焊接前更均勻，使接合區(qū)材料保持優(yōu)良表現(xiàn)。

一、微波焊接的測(cè)試設(shè)備及特點(diǎn)

陶瓷板材料微波焊接的典型試驗(yàn)裝置，將待焊接的陶瓷板材料置于微波施加器中，對(duì)陶瓷板材料的兩端施加壓力。磁控管產(chǎn)生的微波通過(guò)微波波導(dǎo)傳輸?shù)轿⒉ㄊ┘悠?。微波頻率通常245GHZ或0.915GHZ。

陶瓷板材料的微波加熱利用微波電磁場(chǎng)與陶瓷基板材料的相互作用，所以陶瓷基板材料的微波加熱與陶瓷板材料本身的性能有很大關(guān)系。對(duì)于介電損耗高且不隨溫度發(fā)生劇烈變化的陶瓷板材料，微波燒結(jié)的加熱過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定且易于控制，但大多數(shù)陶瓷基板材料在室溫下的介電損耗較低。當(dāng)加熱超過(guò)臨界溫度時(shí)，陶瓷板材料的介電損耗急劇增加，導(dǎo)致溫度迅速升高。此外，對(duì)于一些對(duì)微波透明的陶瓷材料，必須在材料中加入適量的具有微波吸收特性的添加劑或玻璃相，才能進(jìn)行微波加熱。利用材料中微波的介電損耗，既可以完成陶瓷的燒結(jié)，又可以實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷材料的連接。展至科技率先使用微波技術(shù)實(shí)現(xiàn)了Al2O3片材之間的玻璃連接和陶瓷/玻璃/金屬連接。陶瓷材料微波連接的主要原理是通過(guò)改變電磁場(chǎng)的分布，對(duì)連接部位進(jìn)行局部快速加熱，實(shí)現(xiàn)微波能量的聚焦，從而實(shí)現(xiàn)陶瓷基板材料的連接。還能實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷材料的連接。

展至科技率先使用微波技術(shù)實(shí)現(xiàn)了氧化鋁片材之間的玻璃連接和陶瓷/玻璃/金屬連接。陶瓷材料微波連接的主要原理是通過(guò)改變電磁場(chǎng)的分布，對(duì)連接部位進(jìn)行局部快速加熱，實(shí)現(xiàn)微波能量的聚焦，從而實(shí)現(xiàn)陶瓷材料的連接。還能實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷材料的連接。展至科技率先使用微波技術(shù)實(shí)現(xiàn)了Al2O3片材之間的玻璃連接和陶瓷/玻璃/金屬連接。陶瓷板材料微波連接的主要原理是通過(guò)改變電磁場(chǎng)的分布，對(duì)連接部位進(jìn)行局部快速加熱，實(shí)現(xiàn)微波能量的聚焦，從而實(shí)現(xiàn)陶瓷板材料的連接。

微波連接氧化鋁陶瓷基板材料具有三個(gè)特點(diǎn)。第一，對(duì)于傳統(tǒng)的陶瓷連接工藝，能量通過(guò)熱傳導(dǎo)從樣品表面?zhèn)鬟f到內(nèi)部，從而達(dá)到均勻的溫度。由于大多數(shù)陶瓷基板的導(dǎo)熱性較差，連接需要很長(zhǎng)時(shí)間。采用微波加熱連接，使陶瓷連接層快速升溫，從而大大縮短連接時(shí)間，節(jié)約能源，降低連接成本。第二，由于微波加熱較快，反應(yīng)時(shí)間短，可以使連接部分的溫度迅速升高，從而抑制基板材料因溫度升高而內(nèi)部晶粒長(zhǎng)大，使連接部分具有更好的力學(xué)性能。第三，微波局部加熱的特點(diǎn)使得微波主要加熱需要加熱的區(qū)域，其他區(qū)域的加熱不明顯。因此，可以在一定程度上改善傳統(tǒng)焊接工藝中兩種母材熱膨脹系數(shù)不匹配造成的熱不匹配問(wèn)題。

二、微波應(yīng)用于氧化鋁陶瓷基板材料的連接

氧化鋁陶瓷基板材料之間的微波連接根據(jù)是否使用中連接層可分為兩種。一種是使用中間介質(zhì)作為連接層的間接連接，例如使用ai作為連接層連接Si陶瓷和SiC陶瓷。另一種是陶瓷基板材料的直接連接，如碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷不使用連接層的連接根據(jù)要連接的陶瓷基材的種類(lèi)，可分為同種陶瓷材料間的微波連接和異種陶瓷基板材料間的微波連接。

氧化鋁陶瓷基板材料在科學(xué)技術(shù)特別是高新技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。陶瓷連接技術(shù)是這些材料廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵，因此成為材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。