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緩解陶瓷金屬連接接頭殘余熱應力方法研究進展

陶瓷或陶瓷復合材料具有密度低、強度高、耐高溫、耐腐蝕性能好 等一系列優點，是目前非常有發展前途的高溫結構材料，其研究發展日益受到重視。在實際的應用過程中，為了制造尺度大或結構復雜的零部件，常常需要將陶瓷或陶瓷復材進行連接，包括自身的連接及其與金屬的連接。

就陶瓷金屬連接頭而言，由于陶瓷與金屬的熱物理性能不匹配，使得陶瓷金屬連接接頭在焊后往往產生巨大的殘余熱應力，而且隨著被連接的陶瓷與金屬之間膨脹系數差越大，接頭的殘余熱應力越大，致使接頭的強度越低；或者是隨著被連接金屬的熱膨脹系數與其彈性模量乘積增大，接頭強度下降。有很多學者利用數值模擬方法對該殘余熱應力進行了具體的計算，這些結果表明，在直接連接陶瓷金屬接頭殘余應力分布存在著明顯的應力集中。有效緩解接頭殘余熱應力的是提高陶瓷金屬接頭性能必須解決的關鍵技術之一。

幾十年以來，國內外針對環節陶瓷金屬連接接頭殘余熱應力的方法開展了大量的工作，并且取得了一系列的進展。總體來看，環節陶瓷技術接頭殘余熱應力的方法大體上課歸納為以下幾種：接頭梯度粉末鏈接方法、界面自蔓延高溫合成反應梯度過渡層方法、復合釬料方法、夾具限制被焊金屬熱膨脹方法、多孔材料金屬纖維網緩沖材料法、軟性硬性緩沖材料法、被焊的陶瓷表層加工形成梯度結構的方法等。