陶瓷覆铜板除了用DBC工艺还有哪些

现以自清洁陶瓷中卫生陶瓷的烧成为例，我们使用的是隧道窑快速烧成技术。隧道窑是一种气流作逆向水平流动的横焰式陶瓷加热设备，制品在隧道窑中要先后经过预热带、烧成带、急冷带、缓冷带及快冷带等过程（如图5）。为保证隧道窑各带中温度分布的均匀性，并使其烧成周期尽可能缩短，应首先在改进坯、釉料配方的基础上改进烧成方法，使窑炉断面呈低矮、扁平悬顶结构，优化卫生陶瓷产品的造型、结构设计，以便在快烧过程中保证产品质量。

图5 快烧隧道窑的结构和气流流动示意图

5.1 坯釉烧成过程中所发生的物理化学变化

坯釉的烧成是一个由量变到质变的复杂过程。在整个烧成过程中坯釉在窑内经受温度与气氛变化的同时，伴随着失重、收缩以及密度、颜色、强度、硬度等物理特性的变化，自身发生显著的质变化学变化。根据坯釉的烧成过程中所发生的物理化学变化特征，可以将烧成分为五个阶段，见表6。

表6 坯釉在烧成过程中的物理化学变化

阶段名称 温度范围 主要作用

物理变化 化学变化

低温阶段 室温~300℃ 排除机械水、吸附水，质量减轻，气孔率增加

氧化分解阶段 300~1000℃ (一)质量减轻

(二)气孔率增加

(三)硬度与机械强度增加 (一)氧化反应：

1.碳素及有机物氧化；2.硫化铁氧化

(二)分解反应：

1.结晶水分解排除；2.碳酸盐分解；3.硫酸盐分解；4.氢氧化铁分解

(三)晶型转变：

1.石英的晶型转变；

2.氧化铝的晶型转变

玻化成瓷阶段 1000℃ (一)强度增加

(二)气孔率降低，直到最小值

(三)体积收缩，相对密度增大

(四)色泽增白 (一)继续氧化、分解（主要是碳素和硫酸盐）

(二)固相熔融形成液相

(三)形成新的结晶——莫来石

(四)对在还原气氛下烧成的制品高价铁还原成低价铁，并形成低铁硅酸盐

高温保温阶段 保持烧成温度 (一)玻璃相进一步增多，莫来石晶体进一步发育成长

(二)晶体扩散，固相、液相分布更为均匀

冷却阶段 烧成温度~室温 (一)液相凝固

(二)白度、光泽度增加

(三)硬度、机械强度增加 石英晶型转变：

1.冷却至573℃时，α-石英→β-石英

2.冷却至270℃时，α-方石英→β-方石英

5.2 烧成制度

5.2.1 快烧隧道窑烧成带截面温度分布及其均衡

通常，由预热带向烧成带的转换温度为900～950℃ ，此后窑内的传热方式便既有对流传热又有辐射传热，在高温带窑内温差超过15℃时就有可能导致桔釉、针孔、釉泡及至变形等欠烧或过烧缺陷，故在烧成带更应采取必要的温度均衡借施。为了减少烧成带的温差，首先应确定适宜灼窑炉断面结构。为了使来自窑墙和窑顶火焰的热辐射作用得到相互补充，应在窑顶与被烧制品的上边缘之间选择上部烧嘴的最佳位置，并应通过改进烧嘴结构避免窑内局部温度过高。

5.2.2 快烧隧道窑急冷带截面温度分布及其均衡

从烧成温度到800℃，由于坯体内液相尚处于热塑性状态，故可实施快速冷却。这样既可防止坯体中因液相析晶、晶体长大而影响制品的机械性能又可防止制品因釉面析晶而失去光泽，同时还可满足快烧需要，缩短烧成周期[6]。但是，如果急冷速度过快会导致窑内局部温度过低、温差太大，可能引起处在窑内不同部位的制品或制品的不同部位结晶程度的差异，急冷过快还可能超过窑具所能承受的冷却应力极限，影响到窑具的使用寿命。为了防止急冷带温差过大可采取如下措施：

l）由于急冷带传热主要是对流传热，因此它具有与预热带相似的窑炉断面，而且在隧道窑的急冷带设置“屏障”有助于遏制来自高温烧成带的热辐射作用。

2）通过设置在制品上方和下方的多个喷孔向急冷带横向鼓人冷风或低温热风可达到预期急冷效果。但为避免窑内局部过冷，应注意喷孔的合理选位及其结构形状设计。

3）在窑体急冷带设置分散、可变的热风抽出系统可减少热风向烧成带的流动，并利于窑炉断面温度的分布。

5.2.3 快烧隧道窑缓冷带和终冷带截面温度分布及其均衡

当制品冷却到800℃以下时，坯体中液相已基本凝结为脆性固态而失去其热塑性，制品只能靠弹性抵抗热应力；尤其是卫生陶瓷制品，在冷却到573℃时还会发生石英的晶型转变并导致坯体体积发生急剧变化（体积收缩），会产生一定破坏应力，故在常规烧成中这一阶段宜采用缓冷工艺。但是，在卫生陶瓷快速烧成的冷却阶段，如果坯体中的温度分布愈均衡则愈有利于制品安全、快速地通过这一关键阶段。为缩短冷却时间并保证窑炉冷却带截面温度分布均衡，可采取如下几项措施：

l）在冷却带的起始阶段，为减少自然升力对热气流分布和截面温度均匀的影响，窑顶可设计为具有较小间隙的低矮、扁平悬顶结构。

2）在急冷后采用较缓慢、均匀的冷却（如图5中所示），它有利于石英晶型转变的顺利完成。

3）在冷却带中、后期增设上、下冷风鼓人和热风抽出装置（如图5中所示），这既有利于截面温度均匀又利于实现快速烧成。

5.2.4 快烧隧道窑对装窑方式、窑车台面结构及窑具的要求

关于料垛的码放，原则上应尽量减小料垛和窑顶、窑墙及窑车台面间所形成的外：履道与料垛中的内通道之比[7]。首先应省通过采用平吊顶以便减小顶部外通道，然后通过合理码放制品来减小顶部间隙，优化装窑密度并可采用“上密下疏”的码装方式，亦可采用混装方式并将热容较大的制品置于上部，由此使上、下温差减小。窑车台面结构应采用轻质或中空、耐热、保温材料制作，窑具宜采用轻质、薄壁、抗热震性能好、荷重软化温度高的耐火材料，窑具与产品质量比控制在2.0以内。

爆炸焊接？！是不是不同的材料爆炸焊接在一起，在1400长度上是两层不同的材料？

如果我猜对了，这活的确不好干。两种材料的热膨胀不一样，淬火后的马氏体体积不一样，一层材料长，一层材料短，自然会变形。

这种工件淬火变形一方面要想法减小，一方面要想办法校正。

减小变形的方法：1.对消组织应力和热应力。比如俩工件焊在一起淬火。2.预变形淬火。淬火前施加反向变形。3.平衡组织应力。淬冷时，强化马氏体转变体积较小材料的冷却，以平衡组织应力。4.压淬。

校正的方法：淬火冷却时热校，加压回火，回火后反击法校正。

大多数固体物物质受热都会体积膨胀。由于物质的微观结构（晶格）不同，具体的横向与纵向膨胀系数稍有区别。

由于固体往往不是孤立存在的，如果受热膨胀受到阻挡，就会对阻挡物产生一个力的作用。而这个力又会对物体的形变产生影响，导致变形。我们把其它条件不变，仅由温度长升高引起的变形叫做热变形。

升温是事件的起因，膨胀是升温的结果，热变形是热膨胀受阻的间接结果。

工件的热处理变形是不可避免的，但可以在一定程度上加以控制和减小热处理变形。

热处理变形常用的校正方法包括机械校正和热处理校正。

⒈机械校正

采用机械或局部加热的方法使变形工件产生局部微量塑性变形,同时伴随着残余内应力的释放和重新分布达到校正变形的目的。常用的机械校正法有冷压校正、淬火冷却至室温前的热压校正、加压回火校正、使用氧-乙炔火焰或高频对变形工件进行局部加热的”热点”校正、锤击校正等。机械校正的零件在使用、放置过程中或进行精加工时,由于残余应力的衰减和释放可能部分地恢复原来的变形和产生新的变形。因此,对于承受高负荷的工件和精密零件,最好不要进行机械校正。必须进行机械校正时,校正达到的塑性应变应该超过热处理变形的塑性应变,但校正塑性变形量必须控制在很小的范围内,一般应大于弹性极限应变的10倍,小于条件强度极限的十分之一。校正要尽可能在淬火后应即进行,校正后应进行消除残余应力处理。热处理变形工件的校正,要求操作者具有熟练的技术并很费工时,因此,校正自动化是热处理工作者的一项重要任务。

⒉热处理校正

对于因热处理胀大或收缩变形而尺寸超差的工件,可以重新使用适当的热处理方法对其变形进行校正。常用的热处理校正法有：

（1）在Ac1温度下加热急冷法对胀大变形的工件进行收缩处理

工件不发生组织比体积变化的相变,因此,不会产生组织应力,只产生因心部和表面热收缩量不同而形成的热应力。急冷时工件表面急剧收缩对温度较高塑性较好的心部施以压应力,使工件沿主导应力方向产生塑性收缩变形,这是热处理收缩处理的机理。钢的化学成分不同,其热传导和热膨胀系数不同,在Ac1温度下加热后,钢的塑性和屈服强度也不相同,靠热应力所能达到的塑性收缩变形效果不尽相同,一般碳素钢和低合金钢的收缩效果比较明显,高碳高合金钢的收缩效果则比较差。

收缩处理的加热温度应根据Ac1选择,应保证在水中激冷时不淬硬为原则,对奥氏体稳定性差的碳钢可采用稍高于Ac1的温度,以利用相变温度区的相变超塑性达到最大的收缩效果。各类钢的加热温度是

碳素钢 Ac1—20⌒Ac1+20℃ 低合金钢 Ac1—20⌒Ac1+10℃

低碳高合金钢(1Cr13 、2Cr13 、18Cr2Ni4WA等) Ac1—30⌒Ac1+10℃

奥氏体型耐热耐蚀钢 850～1000℃

加热时间应保证工件充分热透,冷却以食盐水激冷为最好。Ac1温度下加热急冷收缩处理法,可以收缩处理各种不同形状的工件,如环形工件的内孔和外圆,扁方工件的孔、孔距尺寸及外形尺寸,轴类工件的长度以及某些需要局部尺寸收缩的工件等。

⑵利用淬火胀大的方法对收缩变形的工件进行胀大处理

主要适用于形状简单的工件。其原理是利用淬火时工件表层发生马氏体相变时比体积增大,对尚未发生马氏体相变或未淬透的心部施以拉应力,通过心部拉伸塑性变形达到工件沿主导应力方向胀大的目的。对于低中碳钢和低中碳合金结构钢制造的工件,使用常规淬火加热温度的上限加热水淬时,在工件淬透或半淬透的情况下,可使主导应力方向胀大0.20～0.50％。形状简单的工件可以左或稍高于Ac1温度下加热正火后,重复淬火1～2次。CrMn、9CrSi、GCr15、CrWMn等过共析合金工具钢件,在原来未淬透的情况下,可按常规热处理规范的上限加热温度加热,并尽可能淬透或获得较深淬硬层,可使工件沿主导应力方向胀大0.15～0.20％。淬火后应经240～280C回火,这类钢的淬火胀大变形主要靠淬火时马氏体相变的比体积增大,故胀大变形量有限,并有淬裂的危险。

热变形：材料在高于再结晶温度下进行的塑性变形过程。热变形中工件内部同时发生加工硬化和软化。由锻、热模锻、热轧、热挤压等工艺都属于热变形加工。

热变形的规律

从热膨胀原理知道，当金属部件温度均匀上升，沿长度方向的热膨胀也是均匀的。如果金属部件受热不均匀，两侧温度上升不一致，当上侧温度高于下侧时，金属部件上侧的膨胀量大于下侧的膨胀量，从而使金属部件向上弯曲，产生了热变形。热变形的规律是：温度高的一侧向外凸出，温度低的一侧向内凹进，即“热凸内凹”。

热变形特点

热胀冷缩是很多固体材料的共性,另外对于金属材料,如钢材随温度的升高塑性性增强,而强度逐渐变小；随温度的减小,塑性会逐渐变小,而强度会变大.温度的变化会是金属内部产生应力,使金属耐久性和承载力下降.

冷变形：材料在低于再结晶温度下的塑性变形。冷变形时工件发生加工硬化，不发生再结晶软化。冷变形或冷加工是金属在再结晶温度以下所进行的变形或加工，如钢的冷拉或冷冲压等；热变形或热加工是金属在再结晶温度以上所进行的变形或加工，如钢的热轧、热锻等。

金属在再结晶温度以下的变形，虽然也是金属处于加热状态，但并非热变形或热加工。例如纯铁在400℃时的加工仍为冷加工，因为纯铁的最低再结晶温度是450℃。同样，金属在再结晶温度以上的变形，虽然没有加热金属或在室温下，也并非冷变形或冷加工。例如铅、锡等低熔点的金属在室温下的加工为热加工，因为铅、锡的最低再结晶温度分别为－63℃、－96℃。

冷变形特点

①．金属变形后具有加工硬化现象，即金属的强度、硬度提高，塑性和韧性下降。

②．冷变形制品的尺寸精度高、表面质量好。

③．对于哪些不能或不易用热处理方法提高强度和硬度不但有效，而且经济。

④．对于有些冷塑性成形的制品，还要进行低温回火处理以消除内应力，保留加工硬化效果。

⑤．冷变形需要重型和大功率设备。

⑥．对于加工坯料要求表面干净、无氧化皮、平整等。

加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料所有强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。如冷拉高强度钢丝和冷卷弹簧等，就是利用冷加工变形来提高其强度和弹性极限。又如坦克和拖拉机的履带、破碎机的颚板以及铁路的道岔等也是利用加工硬化来提高其硬度和耐磨性的。

热膨胀计算

1 .基本公式

膨胀量=α*L*T

α:膨胀系数

L:管段总长度

T:最大温差

2.计算

膨胀量=0.012*8*45=4.32mm 自然补偿

热变形原理相当复杂，目前只能在微观上给予定性解释。固体材料的热膨胀本质上可归结为点阵结构中各点平均距离随温度的升高而增大。德拜（Debye）理论认为，各原子间的热振动相互牵连制约，随着温度的升高，各质点的热振动加剧，质点间的距离增大，在宏观上表现为晶体膨胀现象。用图1所示双原子模型可解释如下∶在温度 TO时，原子1与原子2的间距为r0，当温度升高时，原子热运动加剧，原子间势能增加，两原子间势能U（r）增大，原子间距r=rO+x0。将U（r）在 r=r0处展开成泰勒级数为U（r）=U（rO）=（dU）rOx+1（d2U）rOx2+1（d3U）r0x3+…dr2!dr23!dr3（1）略去 x3 以后的高次项，则式（1）曲线如图1中实线所示。图中，线1、2、3分别代表在温度 T1、T2、T3下质点振动的总能量。由图可见，当两原子平衡后，其平衡位置分别位于A、B、C处，晶体处于膨胀状态。

在实际应用中，固体材料热膨胀参数以实测的热膨胀系数来表示。热膨胀系数可分为平均线膨胀系数和热膨胀

系数来表示。热膨胀系数可分为平均线膨胀系数和热膨胀率两种。平均线膨胀系数定义为∶在温度 t1与 t2之间，温度变化1℃时相应的试样长度相对变化均值，以 am表示（单位∶×10-6/℃），

计算公式为

αm=(L2-L1)/[LO(t2-t1)]=(AL/LO)/At(t1 值"而需要的能量就称为变形激活能

大致是一样的.不过细节是有区别的.热变形就是原来的物体形状变了.但是他的体积不一定变大.热膨胀就是某种物体受到加热.使内部密度加大.导致物体的体积变大 热变形.比如一根笔直的铁丝.加热之后他不会变粗.不过他会变弯