陶瓷与金属的连接有着悠久的发展历史，其技术发展的思路三个阶段

陶瓷与金属的连接有着悠久的发展历史，其技术发展的思路可以分为以下三个阶段^[1]：①第一阶段为古代至19世纪30年代以前。这一阶段主要的思路是将低熔点的陶瓷或玻璃在固体金属表面熔化、润湿，最后达到连接。其机理是金属表面的氧化膜与氧化物玻璃产生互熔而产生连接（实际就是一种搪瓷技术）。古代景泰蓝的生产、Edison的电灯泡发明，直到现代的搪瓷技术，都是沿着这一思路发展的。②第二阶段为二次世界大战前后直到20世纪80年代左右，这一阶段的主要想法是将一些金属粉末置于高熔点的陶瓷上，在还原性气氛中烧结，使二者界面上生成一层复合物，再与金属连接。以Mo-Mn法为代表的陶瓷表面金属化技术就是沿这一思路发展的。③第三阶段为20世纪80年代至今。这一阶段的主要发展思路是：通过液态（或固态）金属中的活性元素与陶瓷发生反应实现界面连接。目前各种新的连接技术，包括活性钎焊法、固态反应连接、摩擦焊等，都是沿着这一思路发展的。

现代陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温等特征，从而成为新材料的发展中心，受到广泛的关注，在冶金、宇航、能源、机械、汽车、电子和光学等领域有着广泛的应用。如氧化铝陶瓷，它是目前世界上生产量最大、应用面最广的陶瓷材料之一。高铝瓷的强度高，导热性能良好，绝缘强度、电阻率高，介质损耗低，电性能随温度和频率的变化比较稳定。它不仅作为电子工业中电路衬底材料、发动机零部件材料及刀具得到了广泛的应用，而且作为耐高温、耐腐蚀和耐磨损的机械零部件材料取代金属和合金，也已取得显著效果。但是，包括氧化铝陶瓷在内的陶瓷材料塑韧性差，难以制作大而复杂的结构；而且冷加工困难，导致其实际应用受到了很大限制。只有与金属材料的强韧性结合起来，才能满足现代工程的需要。另外，在电真空器件中，陶瓷作为绝缘件通常需要与金属进行密封连接。因此，陶瓷与金属的连接技术一直是工程陶瓷研究的重要方面，也是生产和制造陶瓷产品的关键技术之一，日益受到重视。

成功实现陶瓷与金属连接的方法有很多，各种方法均有各自的特点以及特定的应用场合，概括总结如下：

1）机械连接法。它包括螺栓连接、铆接等。机械连接方法简单、便宜，经常用在结构不需要很精确的地方。还有一种热套法，利用金属的线胀系数比陶瓷大的特点形成连接，这种方法形成的接头强度高，也有气密性，但缺点是不能在高温下工作。高温导致结合强度降低，而且接头设计要非常小心，否则会使陶瓷在局部产生应力集中导致接头的破坏。热套法常用来制造Al₂O₃的火花塞。我国八五期间研制出了机械连接的陶瓷挺柱，结构性能达到要求；但采用热压配法制造的陶瓷挺柱在运转过程中可能会由于热膨胀而发生松弛，并不很可靠^[2]。

2）静电连接法。该方法要求被连接的两个表面非常平整光洁，接头在两种材料紧密接触时，在高压静电作用下，玻璃态陶瓷内的离子因电场作用而迁移，并且使两界面在电场作用下相互吸引。该方法连接强度低，对工件的要求高。

3）热等静压法。该方法虽能获得较高的连接强度，但生产效率低、成本高，对工件的尺寸、形状要求十分严格。

4）钎焊法。这是目前最为常用、也是研究最为活跃的方法，包括直接钎焊和间接钎焊。直接钎焊是用含有活性元素的金属钎料或用氧化物、氟化物钎料直接连接陶瓷与金属；而间接钎焊则是在陶瓷表面先进行金属化，而后再用常规金属钎料进行钎焊。由于间接钎焊比直接钎焊连接工艺复杂，所以在一定程度上使其应用受到了限制。

5）固态扩散连接法。固态扩散连接一般分为直接和间接两种形式。直接连接要求被连接表面非常平整和清洁，在高温及压力作用下达到原子接触，进而实现原子迁移。间接扩散连接是最常用的方法，即通过在被连接件间加入塑性好的金属中间层，在一定的温度和压力下完成连接。间接扩散焊使得连接温度降低，避免组织长大，减少了不同材料连接时热物理性能不匹配所引起的问题，因此是陶瓷与金属连接的有效手段。但其不足在于要求在真空环境中加压和在高温条件下进行，因此设备复杂，价格昂贵，工件尺寸也受到限制。

另外，陶瓷与金属的连接方法还有胶接法、摩擦焊方法、超声波连接法等。由于钎焊连接具有接头可靠、重复性好等优点而成为陶瓷与金属连接最常用的方法。而活性金属直接钎焊法更是由于具有适用性较广、技术简单、连接强度高、重复性好、生产成本相对较低等优点，成为各国研究和应用的重点。(www.xing528.com)

钎焊是通过熔化的钎料润湿被连接材料表面并与之反应而形成结合界面的连接方法。由于陶瓷材料主要含有离子键或共价键，表现出非常稳定的电子配位，因而较难被金属键的金属钎料润湿。因此在钎焊时，需要对陶瓷表面进行预金属化而使陶瓷表面的性质发生改变；或者在普通钎料中加入活性元素，使钎料能够与陶瓷之间发生化学反应，通过反应使陶瓷表面产生可以被熔化金属润湿的产物。

陶瓷与金属钎焊的另一个问题是热应力。陶瓷的线胀系数小，与金属的线胀系数相差较大。钎焊连接陶瓷与金属时，接头中会产生残余应力，削弱了接头的力学性能，严重时还会导致连接后接头的破坏开裂。为了减小由于材料线胀系数差异所引起的残余应力，通常可以采用以下几种方法^[3]：

1）采用软钎料。软钎料由于其强度较低，可以较好地缓解陶瓷和金属由于线胀系数差异造成的应力。

2）采用软性中间层。借助于中间层的弹塑性变形来减小应力，如采用Al、Cu等作中间层时，残余应力有明显的减小。

3）采用与陶瓷线胀系数相近的硬金属作中间层。采用与陶瓷线胀系数相近的硬金属（如W、Mo、Invar等）作中间层时，能在一定程度上减小残余应力，但由于这些硬质金属本身的屈服强度高，缓和残余应力的效果并不明显。

4）采用复合中间层。采用软金属加硬金属的复合中间层如Cu/Mo、Cu/Nb等时，能结合两种金属的优点，起到较好的缓和接头应力的效果。

5）低温连接。在较低温度条件下连接，陶瓷和金属的变形差异将会得到有效缩小，从而可以有效控制残余变形和应力。

6）接头几何形状的优化设计。较为合理的结构设计可以减缓应力集中，并可在一定程度上减小接头应力。