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ZTA陶瓷是一种利用Zr O2增韧Al2O3的复相陶瓷,具有高熔点、高硬度、耐酸碱腐蚀以及较好的韧性,成为高温结构陶瓷中应用广泛的材料之一。实际应用中,由于陶瓷材料加工性差,复杂构件需要将简单构件进行连接,采用金属钎料钎焊陶瓷会出现几个突出问题:接头中存在较大残余应力,耐高温、耐腐蚀性能差等。本课题提出一种基于晶须原位生长连接ZTA陶瓷的新方法,由于晶须具有与陶瓷接近的热膨胀系数,且晶须从ZTA陶瓷表面外延生长,与陶瓷具有良好的结合,降低接头中的残余应力。利用扫描电镜及能谱分析,X射线衍射,透射电镜对ZTA陶瓷表面原位生长晶须形貌和连接接头的界面组织进行分析,研究了工艺参数对接头力学性能的影响规律。采用B2O3、B2O3+Cu O、B2O3+K2SO4、B2O3+Mn O2、B2O3+Zn O五种非金属粉末均可以在ZTA陶瓷表面生长形貌不同的晶须。单纯利用B2O3在ZTA陶瓷表面生长晶须的均匀性较差,且会有B2O3残留。利用B2O3+Cu O生长晶须的长径比较短;利用B2O3+K2SO4生长晶须的分布均匀性变好,但晶须生长方向与ZTA陶瓷母材夹角较小;利用B2O3+Mn O2和B2O3+Zn O生长晶须的结晶度好,且分布均匀,生长密度大,晶须直径为500nm~2μm,长度达到20~30μm,晶须生长方向与陶瓷表面倾角大。基于晶须生长的研究结果,采用B2O3,B2O3+Mn O2,B2O3+Zn O粉末中间层通过原位生长Al4B2O9和Al18B4O33晶须实现了ZTA陶瓷的自身连接。单独使用B2O3进行连接时,接头中晶须所占的体积分数小于50%,接头在最优工艺参数下的抗弯强度为78MPa。采用B2O3+Mn O2和B2O3+Zn O粉末中间层时,接头的界面有了明显改善,接头中晶须所占的体积分数约达到80%,但是接头中会存在部分孔洞区域,接头在最优工艺参数下的抗弯强度分别为168MPa和163MPa。接头经过高温热循环后,强度下降明显,当热循环温度为1200℃时,接头强度不足50MPa。采用晶须生长复合玻璃中间层在高温下可以实现ZTA陶瓷的连接。通过ABS微晶玻璃的析晶行为,在连接过程中会在接头中形成一种晶须复合玻璃相的接头。在1400℃保温lh得到的接头由Al2Si O5玻璃相和Al18B4O33晶须组成的致密组织。接头经过1200℃高温热循环后强度为95MPa,接头具有良好的高温使用性能。