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高温セラミックメタルフィードスルーのブレークスルー:新しいプロセスと将来の方向

2025-08-11

Engineering Ceramic Co。、(EC©™)レポート:

高温セラミック材料(si₃n₄、sic、al₂o₃、zro₂)は、並外れた高温耐性、耐食性、耐摩耗性により、機械加工、化学物質、航空宇宙、エネルギー、生物医学産業に広く使用されています。極端な環境(> 1000°C)の需要が増加するにつれて、高温セラミックメタルジョイントが将来のアプリケーションの重要な焦点となっています。 EC©™Advanced Weldingテクノロジーが重要な精度制御を保証します餌をやりますパラメーター(真空レベル、加熱速度、滞留時間、冷却速度など)が高性能フィードスルージョイントの新しいソリューションを提供します。  

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真空拡散結合(VDB):

極端な条件のためのより強いインターフェイス  

VDBは、高温、圧力、真空環境を利用して原子拡散を強化し、高温安定性に最適な堅牢な関節を作成します。中間層は、高い融点、セラミックとの化学反応性、および一致した熱膨張係数など、厳格な基準を満たす必要があります。一般的な材料には、NB、TI、NI-CR合金、Ti/Ni多層箔が含まれます。  

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- 血漿前処理により、セラミック表面結合が改善され、必要な温度(850〜1000°C)と圧力(15〜25 MPa)が低下します。 2025年の研究では、Si₃n₄-Moジョイントが1000°Cで230 MPaせん断強度を達成し、従来の方法よりも10%改善されたことが示されました。  

-TI/NI/NB多層間層は、段階的な熱膨張を介して残留応力を緩和します。 SIC-NIジョイントは、900°Cで4ポイントの曲げで270 MPaに達しました。  

- マイクロ波加熱は、結合時間(<20分)とエネルギー使用をスラッシュします。 Al₂o₃-Tiジョイントは、950°Cで190 MPaせん断強度(2025データ)にヒットします。  

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過渡液相結合(TLPB):

より速く、強く、より効率的です  

TLPBは、複合インター層を使用して、低温で液相を形成し、ろう付けと拡散溶接の利点を組み合わせています。これらのインター層は、均一な高温構造のために、低融点(Cu、Al)および高融合(Ni、NB)層をブレンドします。  


-al-ti-niおよびcu-ti-zr間層は、800〜950°Cに低い結合温度を備えています。 si₃n₄-si₃n₄ジョイントは、850°C(2025)で400 MPaの曲げ強度に達しました。  

- 反応性TLPB:ZR/HFを追加すると、セラミック界面の反応が高まります。 SIC-NI関節は900°Cで320 MPaせん断強度を達成し、1000°Cで200 MPaを保持しました。  

- 電気フィールド支援TLPB:パルスフィールドは拡散を加速し、結合時間を10〜15分に切断します。 Al₂o₃-Ni関節は、800°Cで350 MPaを打って、20%優れた熱衝撃耐性(2025データ)を獲得しました。  

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比類のない品質のための6つの精密コントロール  

1.温度:0.5〜0.8×融点(850〜1000°C)に設定します。 900°Cで最適化されたSi₃n₄-Niジョイントは、240 MPaせん断強度(+20%のインターフェイス安定性)に達しました。  

2.圧力:10–25 MPAは、緊密な接触と原子拡散を保証します。 20 MPaでのSIC-Tiジョイントは、1000°Cでボイドが40%少なく、260 MPa強度がありました。  

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3.時間:10〜60分の滞留時間、材料依存。 950°Cで30分間形成された均一な反応層で、si₃n₄-mo関節が1000°Cで250 MPaを達成しました。 AI駆動型の最適化は、試用コストを削減します。  

4。真空:酸化を減らすために10〜10⁻⁶PAで維持されます。動的制御(初期10〜³Pa、後の10年間のPA)は、SIC-Tiの関節の一貫性を改善し、強度の分散を35%下げました。リアルタイムガス分析(O₂、n₂)は、品質をさらに洗練します(2025)。  

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5.加熱速度:5〜15°C/分は熱応力を防ぎます。 10°C/minでのSi₃n₄-Tiジョイントでは、マイクロクラックが60%少なく、950°Cで265 MPaせん断強度がありました。  

6。冷却速度:5〜10°C/分は、残留応力を最小限に抑えます。 8°C/min段階的な冷却(600°Cまで遅く、その後自然)を備えたSi₃n₄-Moジョイントは、900°Cで300 MPaの曲げ強度を達成し、急速な冷却よりも30%高くなりました。  

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将来の見通し:プラズマの活性化、スマートプロセス制御、新しいインター層の進歩により、セラミックメタルフィードスルーは、航空宇宙エンジンから融合反応器まで、次世代の高温アプリケーションを支配する態勢が整っています。 EC©™精密溶接ソリューションは、この革命の最前線にあります。  

(注:すべてのデータは2025の調査結果を反映しています。数値は変更されていません。)

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