金属和陶瓷的组合件具有陶瓷和金属的两者的优异性能,因此两者的结合在制造业运用广泛,大到航空航天中作为空间站的外层结构、空间运输工具,小到用于汽车的涡轮增压转子、火花塞以及各种绝缘组件,而其中最常用的陶瓷有氧化物陶瓷和氮化物陶瓷,金属常使用不锈钢与钛合金。特别是Al₂O₃陶瓷因其具有较低的热膨胀系数、较高的热导率及优异的电绝缘性能,而且具有高强度、高硬度、极好的耐磨性、耐蚀性、耐高温等机械性能得到广泛应用。而ZrO₂陶瓷化学稳定性及抗氧化性能好,热导率小,具有良好的抗冲击性、可烧结性等特点,广泛应用于航空航天、生物医疗等领域,是一种非常有前景的陶瓷材料。奥氏体不锈钢因其在氧化性环境中具有优良的耐腐蚀性能和良好的耐热性能等特点受到积极的关注。基于这以上材料的优异性能,本课题遂选取Al₂O₃陶瓷、ZrO₂陶瓷、奥氏体不锈钢作为研究异质材料焊接的对象。在陶瓷与金属焊接的过程中,由于两者的热膨胀系数差异大、焊接接头的残余应力大,导致接头的力学性能低。减缓焊接接头中的残余应力,提高焊接接头的力学性能成为异质材料焊接至关重要的问题。因此本课题拟使用低熔点的Au₈₀Sn₂₀焊料、磁控溅射生长的Al/Ni含能多层膜作为外加热源焊接不锈钢和Al₂O₃陶瓷,研究不同调制的Al/Ni多层膜对焊接接头力学性能和界面结构的影响。并对在不使用焊料和金属层的条件下,应用闪烧法焊接不锈钢-铁氧体陶瓷和不锈钢-ZrO₂陶瓷做了初步尝试,研究了辅助电流对焊接接头性能和结构的影响。（1）采用磁控溅射设备,生长AuSn合金做焊料层、Al/Ni含能多层膜做热量提供层,实现了不锈钢和Al₂O₃间的异质材料自蔓延高温扩散焊。利用场发射扫描电子显微镜配备能谱测试仪（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和差示扫描量热仪（DSC）等测试手段表征AuSn合金和Al/Ni含能多层膜的微观形貌、相成分和放热量,用万能试验机测试焊接接头的力学性能。结果表明,Al/Ni含能多层膜的层状结构清晰,反应热达到1239 J/g。焊接实验结果表明,使用质量比80:20的AuSn合金焊料时,剪切强度仅为46 MPa,在增加Al/Ni含能多层膜后,其剪切强度可达90 MPa,强度提高了约一倍。焊接接头的界面显微形貌和相结构研究表明,剪切强度的增强主要是Al/Ni多层膜提供的额外能量使得界面处的反应剧烈,陶瓷金属化层与中间层的反应加剧,形成了新的反应生成物。接头的断裂形式发生改变,从界面处断裂转变为复合形断裂,断口的形貌即有沿晶断裂也有穿晶断裂。（2）对不锈钢与铁氧体陶瓷使用闪烧法的焊接工艺进行了初步探索。研究发现当粉体颗粒大小为纳米级时更利于闪烧成型。在电场作用下,而微米级的铁氧体陶瓷内部存在大量的孔洞,致密度不高造成了焊接接头界面处也出现了明显的裂纹,由于裂纹的存在导致焊接接头的力学性能造成较大的影响。除此之外,接头界面处发生反应,陶瓷与不锈钢只是依赖单纯的原子扩散而焊接。而纳米级的粉体与不锈钢焊接时,不仅接头无缝隙孔洞,界面形貌良好,而且在焊接接头界面处还形成新的物相层—Cr₂O₃层,加剧了陶瓷与金属的界面反应情况,有助于提高接头的力学性能。（3）在不锈钢与ZrO₂陶瓷闪烧焊接实验中初步研究发现,使用直流电源焊接,电流密度恒定时,随着电场强度的减小,发生闪烧现象的温度增大,对陶瓷和金属的界面烧蚀情况减弱。在焊接过程中,由于氧空位的迁移以及ZrO_2-x的生成,导致ZrO₂陶瓷由白色变为黑色。