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陶瓷金属复合材料
为了理解陶瓷-金属复合材料的复杂性，不仅要了解其最重要的材料特性，而且要对各种材料有一个基本的了解。 与金属相反，陶瓷用断裂概率取代了材料强度。
陶瓷构件在拉伸载荷作用下体积越大，断裂概率越高。 当材料中的临界缺陷的概率随着部件的尺寸增加时，这是合理的。 除了陶瓷部件必须承受压缩而不是拉伸的规则之外，陶瓷材料的热膨胀系数与金属的热膨胀系数显著不同也是很重要的。 在设计复合系统时，无论是在最高工作温度下的热膨胀还是在连接过程中，都必须考虑到这一点。 一个例子应该表明，随着温度的升高，哪些决定性的差异会发生。
陶瓷构件在拉伸载荷作用下体积越大，断裂概率越高。 当材料中的临界缺陷的概率随着部件的尺寸增加时，这是合理的。 除了陶瓷部件必须承受压缩而不是拉伸的规则之外，陶瓷材料的热膨胀系数与金属的热膨胀系数显著不同也是很重要的。 在设计复合系统时，无论是在最高工作温度下的热膨胀还是在连接过程中，都必须考虑到这一点。 一个例子应该表明，随着温度的升高，哪些决定性的差异会发生。
陶瓷金属结合剂
由Al2O3陶瓷制成的套管应通过配合连接到金属轴上。 Al2O3陶瓷的热膨胀系数（99.7%）为7.3×10-6/K，与不锈钢1.4571的热膨胀系数（16.5×10-6/K)有显著差异。 当钢轴直径D=50mm，温升100K时，膨胀量为50mm*(16.5*10-6/K)*100K=0.083mm。
对于Al2O3套筒，膨胀量为50mm*(7.3*10-6/K)*100K=0.037mm。 如果连接设计为紧密配合，则金属轴的较大膨胀将导致陶瓷套筒断裂。 因此，这种设计不适用于陶瓷。
合适的陶瓷-金属复合材料的一个例子是陶瓷芯和金属套管之间的压接。 要将套筒推到超大陶瓷杆上，必须加热金属。 当它冷却时，通过收缩到陶瓷上形成压接。 由于陶瓷材料能够很好地吸收压缩力，因此该设计原则原则上适用于陶瓷-金属复合材料的生产。
对于Al2O3套筒，膨胀量为50mm*(7.3*10-6/K)*100K=0.037mm。 如果连接设计为紧密配合，则金属轴的较大膨胀将导致陶瓷套筒断裂。 因此，这种设计不适用于陶瓷。
合适的陶瓷-金属复合材料的一个例子是陶瓷芯和金属套管之间的压接。 要将套筒推到超大陶瓷杆上，必须加热金属。 当它冷却时，通过收缩到陶瓷上形成压接。 由于陶瓷材料能够很好地吸收压缩力，因此该设计原则原则上适用于陶瓷-金属复合材料的生产。
陶瓷金属复合材料（螺纹连接）
最常见的非正连接是螺纹连接。 这也可以通过陶瓷材料来实现。 在室温下，金属外螺纹支架可以容易地拧入陶瓷内螺纹中。
然而，陶瓷中的外螺纹代表陶瓷中的长切口或裂纹。 因此，如果可能，凹口基座中的半径应尽可能大，以降低预定断裂点的风险。 如果结构可以调整到可以使用标准金属螺钉或可以将金属螺纹衬套粘合或焊接到陶瓷中的程度，则更有意义并且通常也更有利。
然而，陶瓷中的外螺纹代表陶瓷中的长切口或裂纹。 因此，如果可能，凹口基座中的半径应尽可能大，以降低预定断裂点的风险。 如果结构可以调整到可以使用标准金属螺钉或可以将金属螺纹衬套粘合或焊接到陶瓷中的程度，则更有意义并且通常也更有利。
陶瓷金属复合材料（粘接）
有机胶粘剂可分为两类。 对于化学反应粘合剂，通过反应类型聚合，聚合反应或缩聚来实现固化。 根据反应类型，还对冷固化和热固化以及单组分或双组分体系进行了区分。 使用物理固化粘合剂，溶剂蒸发，基材固化。
环氧树脂基胶粘剂已被证明对陶瓷-金属复合构件的粘接非常有效。 它们具有以下特性:
粘接接头应仅在剪切，拉伸或压缩载荷下制造，并且应避免弯曲载荷。 用化学或机械方法彻底清洁和激活粘合表面是很重要的。 然而，应注意的是，与有机粘合剂的粘合会经历一个老化过程，一般不应永久加热到150°C以上。
结合的金属-陶瓷复合部件由于永久脱气而不适合用于真空技术。
环氧树脂基胶粘剂已被证明对陶瓷-金属复合构件的粘接非常有效。 它们具有以下特性:
- 良好的力学性能
- 良好的耐化学性
- 固化过程中的低收缩
- 由于使用填料，也适用于较大的粘合剂间隙
- 不同材料的简单连接
粘接接头应仅在剪切，拉伸或压缩载荷下制造，并且应避免弯曲载荷。 用化学或机械方法彻底清洁和激活粘合表面是很重要的。 然而，应注意的是，与有机粘合剂的粘合会经历一个老化过程，一般不应永久加热到150°C以上。
结合的金属-陶瓷复合部件由于永久脱气而不适合用于真空技术。
金属-陶瓷和陶瓷-陶瓷复合材料（用玻璃焊料焊接）
玻璃焊料可用于陶瓷部件以及例如铂-陶瓷复合部件的气密连接。 这种连接工艺的特点是良好的耐化学性和高达约。 1000°C，具体取决于玻璃焊料。 对于与玻璃焊料的结合，既不需要保护性气体气氛，也不需要陶瓷的金属化。
陶瓷金属复合材料（用金属焊料焊接）
氧化铝系统用于制造金属陶瓷复合部件的标准连接工艺是陶瓷与金属的焊接。 当焊接时，原子从焊料扩散到材料的网格中，并且当焊接金属时，材料的原子也扩散到焊料的结构中。 沿着润湿表面形成或多或少明显的扩散区。 与焊接相反，材料保持固态。
陶瓷和金属之间可能的连接伙伴的数目受到材料的不同热膨胀系数的严重限制。 陶瓷与金属和焊料之间的热膨胀系数差异越大，当焊接接头冷却时产生的复合应力就越高。
焊接陶瓷有两种不同的方法:
陶瓷和金属之间可能的连接伙伴的数目受到材料的不同热膨胀系数的严重限制。 陶瓷与金属和焊料之间的热膨胀系数差异越大，当焊接接头冷却时产生的复合应力就越高。
焊接陶瓷有两种不同的方法:
- 陶瓷的钝化钎焊
- 陶瓷活性钎焊
1.陶瓷的钝化钎焊
为了确保焊料在陶瓷上的充分润湿性能，必须事先对陶瓷表面进行金属化。 为此，通过丝网印刷施加MOMN（钼，锰）或WMN（钨，锰）糊料，并在约。 1400°C，成形气体（5%氢气，95%氮气）。
这一层有两个功能。 含Mn玻璃与Al2O3陶瓷结合。 玻璃中的金属Mo颗粒与金属形成连接。 熔融后，在金属化层上电镀镍。 NI还有几个功能。 它保护金属化物免受腐蚀，并使金属焊料具有良好的润湿性。
根据金属伙伴的不同，陶瓷的钝化焊接在还原气氛下或真空中进行。 最常见的钝化焊料是基于银-铜共晶。
这一层有两个功能。 含Mn玻璃与Al2O3陶瓷结合。 玻璃中的金属Mo颗粒与金属形成连接。 熔融后，在金属化层上电镀镍。 NI还有几个功能。 它保护金属化物免受腐蚀，并使金属焊料具有良好的润湿性。
根据金属伙伴的不同，陶瓷的钝化焊接在还原气氛下或真空中进行。 最常见的钝化焊料是基于银-铜共晶。
2.陶瓷的活性钎焊
钎焊陶瓷的第二种可能性是使用所谓的活性钎料。 它们含有例如钛，锆或铪作为反应组分。 即使没有金属化，活性焊料也能与陶瓷结合。 然而，与无源焊料相比，有源焊料很难在陶瓷表面流动。 这意味着没有形成有利于结合强度的焊料圆角。 即使在没有金属化的情况下进行焊接似乎更有利，也需要高温真空或惰性气体炉来进行主动焊接。
为了保证焊接过程中的最佳焊接间隙，金属和陶瓷在焊接过程中只能通过热膨胀稍微分离。 因此，铁镍合金如Ni42(1.3917)或Kovar(NiCo2918=1.3981)主要用于与Al2O3焊接。 这里，室温下对Al2O3的热膨胀系数的差异相对较小。 仅产生低复合电压。 因此，获得了200MPa以上的金属陶瓷复合材料的高再现强度。
这些铁镍合金在进一步的工艺中可以与不锈钢很好地焊接。 这为陶瓷-金属复合构件开辟了大量的应用领域。
为了保证焊接过程中的最佳焊接间隙，金属和陶瓷在焊接过程中只能通过热膨胀稍微分离。 因此，铁镍合金如Ni42(1.3917)或Kovar(NiCo2918=1.3981)主要用于与Al2O3焊接。 这里，室温下对Al2O3的热膨胀系数的差异相对较小。 仅产生低复合电压。 因此，获得了200MPa以上的金属陶瓷复合材料的高再现强度。
这些铁镍合金在进一步的工艺中可以与不锈钢很好地焊接。 这为陶瓷-金属复合构件开辟了大量的应用领域。