陶瓷与金属钎焊接头的设计注意事项

1.合理选择封接匹配材料

选择线胀系数相近的陶瓷与金属，如钛与镁橄榄石瓷、铌与质量分数为95%的Al₂O₃陶瓷。在室温至800℃范围内，它们的线胀系数基本一致；此外，质量分数为95%的Al₂O₃陶瓷与4J29、4J33及4J34在室温至500℃范围内也有良好的匹配性。

利用金属的塑性可以减小封接应力。如用无氧铜与质量分数为95%的Al₂O₃陶瓷夹封，虽然陶瓷与金属的线胀系数差别很大，但由于充分利用了无氧铜的塑性与延展性，仍然可以获得良好的封接接头。

选择高强度、高热导率的陶瓷，如BeO、AlN等，可以减小封口处的热应力，提高结合强度。

2.利用金属件的弹性变形减小应力

利用金属零件的非封接部位薄壁弹性变形，设计成“挠性封接结构”以释放应力。典型的挠性封接结构如图14-11所示。

图14-11 典型的挠性封接结构 Fig.14-11 Typical structures of flex seal joints(www.xing528.com)

3.避免应力集中

陶瓷件设计应避免尖角或厚薄相差悬殊，尽量采用圆形或圆弧过渡。

套封时，改变金属件端部形状，使封口处金属端减薄，可增加塑性，减小应力集中。

另外，也要防止产生焊瘤。钎料的线胀系数一般都比较大，如果钎料堆积，容易造成局部应力，导致陶瓷炸裂。

4.重视钎料的影响

尽量选用屈服强度低、塑性好的钎料，如Ag-Cu共晶、纯Ag、Cu及Au等，以最大限度地释放应力。在保证密封的前提下，钎料层尽可能薄。选择适宜的焊脚尺寸，套封时焊脚尺寸对接头强度影响很大，一般以0.3～0.6mm为宜。