專利名稱：：形成陶瓷-陶瓷接縫的方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及在包括具有特殊晶體結構的金屬氣化物的兩個燒錄體之間的界面處形成接縫的方法.
背景技術：
當在設備如氣分離設備中使用燒結體時，經(jīng)常強制將相同東西牢固地接合在一起或甚至提供氣密接縫，并要求所述接緩能承受設備的工作條件，上述設備中的典型燒結體為離子傳遴褒(電解質)、互連、支架、陶瓷管、密封和管道等.這種燒結體一般為分別接合的管-管、管-平板和平板-平板.任何接縫都可能形成整個設備的最弱接縫.在設備經(jīng)受考刻工作條件如燒結體自身忍受的高濕、高壓差或強氣化或還原環(huán)境的情況下，弱點是至關重要的.為了提供商業(yè)上可行的設備，因此同樣要求接縫保持機械完整性、與燒結體的相容性和甚至在面臨工作條件時的氣密性.因此，理想的接縫具有與要被接合的材料類似的化學和機械性能，尤其是類似的熱循環(huán)穗定性，到目前為止，已通過使用金屬銅伴、納米晶氣化物、氧化物-金屬低共熔性、玻璃和購瓷-玻璃復合材料來形成燒結體之間的接縫.參見例如S.D.Peteves等"Thereactiveroutetoceramicjoining:fabrication,interfadalchemistryandjointproperties",Actamater.Vol,46，No.7(1998)，2407-2414頁;Y.Lino,"Partialtransientliquid-phasemetalslayertechniqueofceramicmetalbonding"，J.ofMat.Sci,Lett,10(1991)，104-106頁；S.Serkowski，"Applicationofceramic-metaleutecticsforsolid-statebondingbetweenceramics"，Int.Symp.Ceram,Mater.Compon.Engines,4th(RogerCarlsson等編輯)(1992)348-355頁；M.Neuhauser等,"FugenvonTechnischenKeramikenmitKeramik-GmnfolieiT，Ber.DGK,Vol.72，No.l-2，(1995)17-20頁；D.Seifert等，"VerbindporosermitdichtgesinterterAl2O3-KeramikdurchFugenmitkeramischenFolien",Ber.DGK,Vol.73No.lO(1996)585-S89，和R*Chaim等，"Joiningofaluminaceramicsusingnanocrystallinetapecastinteiiayer"，J,ofMaterialsResearch,15，(2000)，1724-1728頁.使用陶瓷-金屬低共熔體接舍燒結體存在要求使用金屬的缺陷.許多金屬在高溫下在空氣中氣化，因此要求使用專門的還原氣氛以防止金屬氣化物的形成.要被接合的燒結體在這些還原氣氛中可能是不穩(wěn)定的，還原氣氛可能導致燒結體的分解.使用納米晶間層接合燒結體存在要求非常高的壓力的缺陷，這會由于蝶變或甚至斷裂破壞要被接合的零件.銅焊即金屬材料或玻璃即多組分金屬氣化物的固溶體的使用存在留下性質不同于且在大多數(shù)情況下差于正被接合材料性質的接縫材料界面相。例如，銅烀留下韌性金屬，其在高溫下可蠕變，與周圍的陶瓷材料不相容或氣化.同樣，與具有perovskitic或fluoritic結構的周閨多組分金屬氣化物扭比，玻璃接縫可具有顯著不同的熱膨脹系數(shù)，這在'基度變化后產(chǎn)生不合需要的殘余應力.玻璃接縫還在它們各自的玻璃轉化濕度以上的溫度下軟化和流動，最后，玻璃接縫在離溫下與perovskitic或fluoritic結構的燒結體在化學上不相容.在任何情況下，由于剩余材料，接縫將不可遊免地可目枧或用顯徵鏡檢測到，其性能由接縫本身材料決定，而不是要被接合的體.Rabin等，"ReactionprocessingandpropertiesofSiC-SiCjoints"Material.Res.Soc.Symp.Proc,314,(1993)，197-203,MaterialResearchSociety,Pittsburgh公開了形成接縫的另一方法，其中SiC部件可通過使用Si和C粉末的混合物來接合.該文獻沒有涉及接合通常氣化物，尤其是沒有涉及接合具有fluoritic或perovskitic結構的多成分金屬氣化物.Sdfert等公開了使用氧化鋁-氣化鈦-氣化鈣-氣化錢的陶瓷接合箔接合氣化鋸陶瓷的方法，還描迷了其它接合箔氣化鋁-氣化鈦-氣化鈣-氣化鎂-氣化硅和氣化鋁-氣化鐵-氣化錳-氣化鐵-氣化硅.接合溫度大于IOOIC，低于要被接合的氧化銘陶先的燒結濕度.當加熱到接合濕度時，這些接合組令物形成液相.接合后，接錄保持接合箔的組成，在組成上不同于被接合的氣化鋁體.該文獻闡述要使用的接合組合物對要被接合的陶瓷很有特效.該文獻沒有提到如何接合多成分金屬氣化物。尤其沒有提到如何接合perovskitic多成分氣化物，Neuhauser等公開的接合氧化鋁陶瓷的另一方法要求使用由氣化鋁、氧化磕和其它氧化物的混合物制成的陶瓷箔.氧化硅的存在是不合需要的，因為氣化硅在化學上或機械上與要被接合的陶瓷不相容.另外，該文獻也沒有提及如何接合多成分金屬氣化物.Serkowski公開了使用(Al，Cr)203-Cr低共熔接合混合物接合氣化鋁零件的第三種方法.為了得到接縫，需要產(chǎn)生極其低的氣分壓的特殊氣氛來使接合混合物熔化.這些特殊氣氛的要求限制了可使用低共熔混合物的陶梵，許多陶瓷在低共熔體熔化需要的低氣分壓條件下是不穩(wěn)定的，而且低共熔接合混合物會產(chǎn)生在化學上和機械上不同于要被接合的主體的接縫材料(jointmaterial),這將對接縫的穗定性和完整性有負面影響.另外，該文獻沒有提及接合多成分金屬氣化物，Oiaim等公開了接合氣化鋁的笫四種方法。這種方法要求在55-80MPa的羊向壓力下和1200-1300TC下熱壓要被接合的IL化鋁零件，該方法聲稱具有接縫材料在化學上和機械上與要被接合零件相同的優(yōu)點。但是，產(chǎn)生接縫所需要的高壓是不受歡迎的，因為高壓會導致要被接合的陶瓷零件的斷裂或蠕變。另外，該文獻也沒有提及如何接合多成分金屬氣化物.還發(fā)展了另一種粘合，即通常所說的過渡液相粘合(TLP).參見例如Y.Zou等，"Modellingoftransientliquidphasebonding"，Int.Mat.Rev.Vol.40，No.S，(1995)，181頁，和Tuah-Poku等，"StudyoftheTransientLiquidPhaseBonding,etc"，MetallurgicalTransactionsAVoU9A，1988年3月，675頁，這種方法依賴于液相的過渡形成，取決于溶質擴散.在許多應用中，使用液相或過渡液相以接合陶瓷材料是可接受的并是經(jīng)常希望的.例如，參見我們以前的Butt等的美閨專利申請公布No.2004/0185236Al和2004/0182306Al，它們公開了在燒結溫度以下的液相或過渡液相接合，兩件申請都教導了使用低壓和低接合壓力.它們還教導了高光填密度的原理和適形接合表面的能力.這些申請沒有公開或建議可在整個材料內得到具有均勻機槭和熱性能的接合材料，其中不使用液相進行接合過程.此外，對于一些陶瓷，過渡液相在接錄中或在要被接合的鄰近陶瓷中產(chǎn)生不合需要的笫二相.這些第二相會產(chǎn)生具有較差機械性能的接縫.例如，當使用具有髙化學膨脹性的材料時，液相的使用可導致化學梯度，這在熱循環(huán)時產(chǎn)生應力.過渡液相方法產(chǎn)生較差機械性能的接縫的一個例子是使用產(chǎn)生包含Cu的過渡液相的CuO-Ca2Cu03低共熔接縫材料接合LSCO(La,.xSrxCo03.d)。當使用Cu作為液體形成添加刑時，在接合后現(xiàn)察到例如具有高濃度氣化鈷笫二相的區(qū)域.在從接合濕度到室濕的濕度循環(huán)中，第二相中CoO和Co304之間的相變化引起周圍LSCO鈣鈦礦基體中的張應力，并導致基體裂開.提供化學上與要被接合材料相同的接合組合物能解決這個問題.對于其它陶瓷，不能確定產(chǎn)生在化學上和機械上與要被接合的陶充相容的接縫材料的過渡液相組成.為了限制晶粒生長，接合溫度應不超過材料的燒結濕度.在許多情況下，為了限制正被接合的部件的蠕變變形，還需要在低于燒結溫度下接合.因此，非常需要在低壓下和比燒結溫度低的濕度下沒有過渡液相時接合的能力，這將是本領域中的提高.低溫被定義為低于燒結濕度至少100TC的溫度.燒結濕度被定義為達到大于95%理論密度所需要的溫度.低壓被定義為在小于5MPa并優(yōu)選小于2MPa的密封時的壓力.因此需要提供一種在包括具有perovskitic或fluori"c型晶體結構的第一多成分金屬氣化物的第一燒結體和包括具有與笫一多成分金屬氣化物相同類型的晶體結構的笫二多成分金屬氣化物的第二燒結體之間形成接縫的方法，該方法允許形成在化學上和機械上與第一和第二燒結體相容的接縫.還希望形成不會留下可區(qū)別界面相的接縫，進一步希望該方法應還允許形成相容的難熔界面相或接縫，尤其是表現(xiàn)出相應熱循環(huán)穗定性的接縫.本文全文引入在本文中引用的全部文獻作為參考，
發(fā)明內容罔此，在本發(fā)明的笫一個方面中，提供一種接合至少兩個燒結體形成復合結構的方法，所述方法包括(a)提供包括第一金屬氣化物的笫一燒結體；(b)提供包括第二金屬氣化物的笫二燒結體；(c)在笫一燒結體和笫二燒結體的接合表面之閥提供接it材料，其中接錄材料包括至少一種有機組分和陶瓷顆粒，其中該陶毫親粒(i)構成接縫材料的至少40體積％和不超過75體積％;和(H)包括至少一種笫一燒結體和笫二燒結體至少一個中所包含的元素;(d)施加至少lkPa和小于5MPa的壓力到接合表面，以提供第一燒結體、第二燒結體和接縫材料的組件；(e)加熱該組件至足以使接錄材料適形接合表面的適形溫度；和(f)進一步加熱該組件至低于第一和第二燒結體最小燒結溫度的接合溫度，由此至少兩個燒結體通過接縫材料被接合形成復合結構.在本發(fā)明的笫二個方面中，提供一種通過本發(fā)明的方法制備的復合結構.復合結構包括包括笫一金屬氣化物的第一燒結體；包括第二金屬氣化物的笫二燒結體；和包括至少一種有機組分和陶瓷顆粒的在笫一燒結體和笫二燒結體之間的接縫，其中該陶瓷顆粒(i)構成接縫材料的至少40體積％和不超過75體積％;和(ii)包括至少一種第一燒結體和笫二燒結體至少一個中所包含的元素.附困說明將接合附田描迷本發(fā)明，其中相同的附困標記表示相同的元件，其中困1為顯示加熱到12501C后保持4小時的實施例1的接合區(qū)域拋光橫截面的掃描電鏡照片；困2(a)、2(b)和2(c)為在1S0和2S01C之間滲漏率作為勻變速度函數(shù)的困；困3(a)、3(b)和3(c)為顯示接合區(qū)域的拋光橫截面的顯徵照片；困4為用2mVgLa。.，Ca(uFe03.d粉末制備的帶的滲漏率對粘合刑/增塑刑含重的困；困5(a)、5(b)和5(c)為作為接合或退火濕度函數(shù)的拋光橫截面的顯樣照片.困6顯示了在"00TC下用33必kPa壓力(左)或沒有壓力時退火至12001C(右)接合后拋光的接錄橫截面的顯橄照片；閨7顯示了在1300t:下退火4小時的樣品的拋光橫截面的顯徵照片；困8為顯示接合中所用零件的照片；田9U)為顯示良好接錄的接合墊片-墊片對的拋光橫截面的二次電子困像(SEI);困9(b)為田9(a)的橫截面在100x放大倍數(shù)下的反向散射電子困像(BEI);閨10為在690kPa壓力下加熱到1150TC并保持2小時的六墊片(5個密封)La(MSnK6Cch.o，Ow堆的滲漏率數(shù)據(jù)的田；圖11為在690kPa/ll^)iC/2hr下用包含5.6mVg陶瓷粉末的帶制備的接合區(qū)域的BEI;困12為顯示在拋光顯露密封區(qū)域前(中間)和后(結束)時的六-墊片堆的照片；困13為包含在11S0TC下接合4小時的三層Lao.4Sro.6CoL(u03.d墊圃的未磨過的墊片-墊片對的滲漏率的困；田14為顯示實施例17的復合結構的顯徵照片，其中通過周閨的氣化鋁在室溫下將接合帶(Al203-15體積。/nY-TZP)置于殘余拉緊狀態(tài)；和閨15為顯示實施例18的復合結構的顯槺照片，其中接合帶(Y-TZP)由于周閨預先燒結的完全穗定的氣化鋯而在室濕下處于輕徵拉緊狀態(tài)，完全穗定的氣化鋯包含限制晶粒生長的少量氣化鋁。具體實施方式本發(fā)明涉及在預先燒結的陶先體之間形成接縫的方法，以便提供基本無縫(或整體)結構.發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，可利用爾態(tài)燒結使用與燒結體組成相同的未燒結陶瓷接錄材料接合燒結的陶充體."陶瓷接縫材料"(有時稱為"接縫材料"或"接合材料")在本文中被定義為陶瓷類粒和有機組分的復合混合物.有機組分可包括例如聚合粘合刑、増塑刑、分散刑和/或溶刑.術語"未燒結"表示接合材料沒有被燒結，不以任何方式限制接縫材料的顏色，在一種優(yōu)逸實施方案中，未燒錄接錄材料包括用蜜化聚合粘合刑固定到一起的緊密壓實陶充顆粒.未燒結接錄材料的聚合組分允許陶瓷顆粒在壓力和濕度作用下重排，以適形燒結陶jfe體的接合表面.一旦在接合過程中除去聚合物,刑只剩下陶瓷顆粒，這在接合過程中的任何時刻都不會形成液相.通常，通過在空氣中加熱接錄材料來除去粘合刑，于是粘合刑分解并作為蒸汽或燃燒產(chǎn)物擴散出接縫.通過在栽荷和壓力作用下閨態(tài)燒結來致密化陶瓷接縫材料.開始時，顆粒收縮在一起，并與預先燒結的陶瓷的接合表面形成結合.一旦在接合表面之間形成結合陶先類粒的連續(xù)網(wǎng)絡，就不再需要施加壓力.盡管壓力在降低燒結溫度方面是有利的，但只是需要它以便允許強制燒結.但是，顆粒的收縮和部分燒結足以形成足夠的約束，從而可在不施加壓力下進行燒結，如果需要的話.當制造在高溫下工作的復雜設備時，預先燒結的陶瓷的接合具有極大的重要性.盡管無機玻璃和金屬銅焊對接合通常是足夠的，但它們存在限制，包括在它們各自的玻璃轉化溫度(對于無定形材料)以上或接近它們的熔化溫度(對于金屬密封)時的蠕變.陶梵-陶瓷接合過程允許材料在高溫下使用，接縫具有與部件其它零件類似的性能。在本發(fā)明的另一實施方案中，可通過修整接縫的性能使接縫比陶瓷的其余部分堅固，從而接緣在低溫下處于殘余壓力狀態(tài).本發(fā)明不同于擴散粘合在于結合不需要高壓和平的表面.本發(fā)明不需要使用昂貴的原料、納米大小顆?；蛞合嘈纬?固態(tài)燒結是本發(fā)明方法的尤其優(yōu)選的方面，這種簡羊方法可適用于各式各樣的燒結陶瓷，包括氧化物、氣化物、瓖化物、硼化物、以及這些材料的混合物和閨溶體.本發(fā)明的方法可應用于實質上不形成液體即可燒結的任何材料(或較少優(yōu)選只形成量不大的液體)。當接合平的表面時，接合過程具有巨大的靈活性，困為可容易獲得對接縫的約束.因此可通過方法如干壓、等靜壓、輥壓、凝膠澆鑄、粉漿澆鑄、離心澆鑄、擠出或其它本領域已知的方法用少童聚合物形成未燒結接縫材料以及通過要求較多聚合物材料的方法如帶鑄或注射成型形成未燒結接縫材料.盡管也可使用會導致較低壓實密度的方法，如絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷，但為了限制燒制過程中Z-方向收縮，希望增加未燫結狀態(tài)下的壓實密度.為了在閨態(tài)嫌結進行時允許結合，在接合的初始階段，約束是優(yōu)逸的.優(yōu)逸以垂直于接合表面的壓力的形式施加約束.以基本垂i于接合表面的角度施加壓力也在本發(fā)明范田內，其中"基本垂直"是指在法線的±10度內.本發(fā)明還包括從一個以上方向上施加壓力.但是，在這種方法中不需要對x-y方向上的接錄的任何約束，閎為幾乎所有致密化都發(fā)生在z-方向上.壓力重優(yōu)逸為至少lkPa但小于5MPa,更優(yōu)逸小于2MPa,當閨態(tài)燒結開始時，太高的接合壓力會導致在接縫材料中陶先類粒收饗之前未燒結狀態(tài)下的破裂.未燒結接途材料在除去粘合刑后和開始燒結前尤其易于破裂.過高的壓力通過引起燒結體的蠕變或打破這些燒結體也會破壞要被接合的燒結體.當接合局部或全部不平的表面時，重要的是平衡高的未燒結密度和未燒結陶瓷在低壓和低溫度(90wt"/。的聚合物能通過方法如芯吸、毛細流動、揮發(fā)和/或分解被除去的濕度)作用下適形要被結合表面的能力.必須保持施加壓力，直到陶瓷接建由于爾繞接錄的預先燒結的陶瓷的穗定性而有足夠的強度來施加約束.這些要求一舨要求高的有機材料體積，以至于未燒結接縫材料包含20-50體積％的有機材料盡管可使未燒結接縫材料在室溫下適形，但這是不必要的，因為加溫允許接縫材料的聚合物組分在壓力下塑性流動.聚合物的蠕變使未燒結接縫材料的表面適形要被接合的燒結體的接合表面.當然，過多的伸長會導致未燒結帶的斷裂.因此裂故在低濕塑性流動中開始形成，并難以檢測，直到燒結使裂故張開.因此，要被接合的表面的平面度和接縫材料斷裂時的伸長羋必須匹配，使得接縫材料不會在熱處理過程中破裂以允許接縫材料適形要被接合的表面.起源于塑性流動過程沖破裂的任何裂故都易于與冷卻裂故區(qū)分，不僅是由于它們的裂紋張開位移，而且因為與冷卻時發(fā)生的破裂相比，會熱蝕刻表面.破裂也可在燒結開始時發(fā)生，如果約束不存在的話，因為只有接縫材料致密化，應力只能通過擴散和蠕變被釋放，在燒結開始時，蝶變速度低.對形成未燒結接縫材料的方法沒有特殊限制.帶澆鑄是優(yōu)選的方法，因為它簡羊，并容易通過逸#合適的粘合刑和增塑刑結合陶瓷粒度分布和閨體我量的逸擇來修整未燒結帶的性質.為了最小化z-方向收縮和塒級接縫材料的致密化，希望在未燒結陶充接錄材料中獲得離的壓實密度.得到離壓實密度的一種方法是達到陶瓷類粒在未燒結接縫中的高固體分數(shù).加工方法如帶澆禱、單向擠壓、等*壓、擠出、輥壓、凝膠澆鑄、粉漿澆鑄、離心澆鑄和注射成型是用于得到陶梵顆粒髙壓實密度的常用方法.但是，壓實必須使燒結活性緩和.不常使用雙峰或三峰粒度分布，逸擇襯粒使得較小的顆粒適合較大顆粒的間味.如果考慮高的可燒結性，離壓實密度才是需要的.由于較大的顆粒將控制燒結速度，因此如果它妨礙燒結活性，就不需要較高的壓實密度.類似地，盡管納米顆粒增強可燒結性，但完全由納米顆粒制成的接縫材料一舦由于它們的高表面積而不允許高的壓實密度.因此，需要燒結活性的襲佳量.接縫材料在粘合刑除去后應具有理論至少40%的未燒結密度，并優(yōu)逸超過理論的50%,從而最大z-方向收錄小于初始墊圃厚度的60%,利用適當?shù)膲簩?，可得到超過理論的60%的未燒結密度，從而限制z-方向收縮到小于40%.未燒結密封中陶瓷類粒的粒度分布和表面積由所需的接合條件規(guī)定，在一些實施方案中，表面積可低至2mVg，粒度分布可為O.lnm-3jun，dso為ljim.在本發(fā)明的方法中可使用表面積高至25ni2/g的顆粒，但小顆粒限制未燒結狀態(tài)下的塑性流動并導致差的顆粒壓實.優(yōu)選的表面積為2-10m2/g，并更優(yōu)選3-8mVg。平均粒度優(yōu)選0.1-l.Onm.根據(jù)粘合刑和增塑刑的選擇，可在未燒結的接縫材料中使用各種含水和不含水溶劑體系.一旦溶刑被完全蒸發(fā)，固體含量應優(yōu)選為40-75體積％，更優(yōu)選50-65體積％，以用于接合非平面表面.固體含量定義為在溶刑蒸發(fā)后陶瓷顆粒在接縫材料中的體積分數(shù).當接合表面時，粘合劑應被塑化，以便在室溫下它在其玻璃轉化溫度以上，增塑刑的逸擇將取決于粘合刑選摔.例如，鄰苯二甲酸丁芐酯將塑化聚乙烯醇縮丁醛粘合刑.合適的粘合刑包括但不限于聚乙烯醇縮丁醛、聚丙蜂碳酸酯、聚乙辟醇、聚氣乙烯、聚丙埽酸酶、聚甲基丙蜂酸甲欲、聚異丁烯、聚氨癬、甲基纖維素和膠乳.合適的增塑刑包括但不限于鄰苯二甲酸丁芐翁、鄰苯二甲酸二甲酯、聚乙二醇、聚亞烷基二醉、三乙二醇、甘油、硬脂酸丁酯、破酸丙蜂醋和硬腳酸丁鐮.接合帶的最終抗拉強度優(yōu)逸超過lMPa，更優(yōu)逸超過2MPa，屈服強度優(yōu)逸至少O.lMPa，更優(yōu)逸超過0.2MPa.當接合未廉過的表面時，未燒結帶在拉伸下的伸長率優(yōu)選超過5%，更優(yōu)逸趄過10%,要被接合的燒結體優(yōu)選為陶瓷，更優(yōu)逸包括多成分金屬氣化物(即至少兩種金屬的氣化物)，燒結體的合適材料包括但不限于Lai.xSrxCoy03-d，其中l(wèi)>x>0，l.l>y>l;(LauCaOyFeO^,其中l(wèi)>x>O.S，U^y>l，d使化合物電荷為中性；其它鈣鈦礦組合物；部分和完全穗定的氣化錯；稀土或堿土金屬棒雜的氧化鈰；莫來石；氣化鎂；氣化鋁；氣化鋁-氣化镥；鈦酸鎮(zhèn)；和各種其它陶瓷組合物，包括但不限于p和P，，氣化鋁、nasicon、鈦酸鋁、蓋音石、碳化硅、壤化鈦、破化鵠、二硼化鈦、氮化鋁和氣化硅.本發(fā)明尤其很好地適合于接合具有perovskitic或fluori"c晶體結構的陶充.Perovskitic結構包括結合了八面體三維立方陣列的真鈣鈦礦結構以及結合了鈣鈦礦狀層即排列在二維方形陣列中的八面體二維陣列的結構作為子結構，八面體由被6個陰離子位配位的小直徑金屬離子組成.這些八面體被較大直徑的金屬離子穗定電荷.Perovskitic結構的非限制性例子包括立方鈣鈦礦、鈣鐵石、AurivilHus相等AuriviHius相有時稱為層狀鉤鈦礦，由鈣鈦礦層組成，其中較大直徑的金屬陽離子部分或全部被另一氧化物的層代替，通常是(Bi20^+。鈣鐵石為失去六分之一氣離子且得到的氣離子空位在晶體內排列成連續(xù)線的鉀鈥礦，一個例子是CaFe02,s。Fluoritic晶體結構包括真縈石.螢石特征在于陽離子配位數(shù)為8和陰離子配位數(shù)為4.陽離子被排列成立方密集陣列，其中陰離子占據(jù)陽離子之間的四面體位。榮石的例子包括氣化釔穗定的氣化鋯、穗定的氧化鉍、氣化傳和摻雜的氣化銪.要被接合的表面應盡可能平，與未磨過的或燒制態(tài)的表面相比，更優(yōu)逸磨過的或蝶變拉平的表面.正被接合的燒結零件的最大不平度(outofflatness)應小于500nm，優(yōu)選小于250ji鵬.最優(yōu)選最大不平度應小于100|im.使用激光輪廉測量儀或使用落差計(dropgage)測量最大不平度.不平度是表面上最小和最大高度之間的差異.當接合未被研磨使它們平坦和平行的表面時，希望在陶瓷接縫材料處于未燒結狀態(tài)下的同時使陶瓷接縫材料適形表面.為了給予未燒結狀態(tài)的陶瓷強度，一般用聚合物材料負栽陶瓷，在除去聚合琳材料前，可使未燒結陶瓷接縫材料適形正被接合的材料的硬表面.優(yōu)選要被接合的表面是平坦且平行的.但是，本發(fā)明的方法適用于接合不平的表面，最大不平度由被接合表面的局部和總體適形性確定.控制未燒結陶先接錄材料延性的一種方法是加入增蹇刑，或選擇能使未燒結陶先接縫材料適形要被接合表面的粘合刑.使用這種新的接合技術，已成功接合超過25min的總體不平度直到2S0jim的表面.未燒結陶瓷接縫材料必須足夠厚至允許與要被接合表面(稱為x-y面)平行的面中的塑性流動，以便使接合帶適形兩個硬質表面.未燒結陶瓷接縫材料必須足夠薄至防止x-y收縮在燒結過程中引發(fā)開裂.未燒結接縫材料的優(yōu)選厚度為大約Snm-lmm.對于一些應用，接縫在接合后完全或接近完全致密.這對于氣體分離膜非常重要，在氣體分離膜中，為了獲得高純度，需要低的滲漏率?？山邮艿臐B漏率由要求的純度和設備的氣體產(chǎn)生速度確定。對于較低純度可接受的應用，接縫中小的滲漏可能是完全能接受的.對于其它應用，接縫不必致密.通過接合溫度和壓力，可容易地控制接縫中的孔味率.在接合步錄前，應通過烘烤、噴砂、超聲清洗或標準實驗室傲法來清洗表面.不需要專門的處理來使表面變粗糙，清洗作為高溫接合過程中的一部分，僅僅用于除去零件中可能包含的不想要的雜質.接縫材料應被放在要被接合的燒結體的兩個接合表面之間.如果必要或需要，可使用對準夾具.當使用未燒結陶瓷帶時，非常容易修剪所需的墊圃尺寸，并在將墊困放到燒結樣品上的所需位里前，通過施加薄的溶刑涂層到帶的兩個表面上來使用溶劑粘合帶到燒結陶瓷上。溶刑使未燒結帶有粘性，因而帶輕松地粘著到要被接合的表面上，然后應在加熱的初始階段施加壓力，以便使粘合刑流動和使墊圉適形要被接合的表面.壓力應為至少10kPa，并優(yōu)選在100kPa和700kPa之間，壓力應優(yōu)逸小于SMPa，并優(yōu)選小于2MPa.壓力的目的是使接縫材料塑性變形至燒結的接合表面的輪廓，如杲需要，并保持接縫材料接觸燒結的表面，直到通過開始固態(tài)燒結來發(fā)生結合，并增加燒結動力學.壓力可在高溫下有助于致密化，并且一旦發(fā)生收縮，就增加壓力，如果需要的話.或者，如果增加的壓力導致燒結表面和安罝材料之間不想要的反應或如果燒結陶瓷的強度在高溫下降低，則可在收縮后幹放或降低壓力.壓力可被脊態(tài)施加，或用測壓儀或位移表控制。溫度的增加應根椐如何從聚合物中除去粘合刑且不破壞接縫材料的知識來確定.接合溫度取決于接縫材料的厚度、接錄寬度和未燒結接縫材料中聚合物的除去特點.由于燒結表面經(jīng)常被燒結至孔咪閉合的狀態(tài)，因此希望在x-y面中除去粘合刑.與差熱分析(DTA)結合的熱重分析(TGA)是最常用于修整粘合刑除去循環(huán)的方法.這對陶瓷加工是常見的，即對于非氣化物陶先，可使用真空或控制氣氛加速粘合劑除去，對于氣化物陶瓷，可利用氣分壓或空氣流的控制.接合溫度應不超過用于制造正被接合的燒結體的燒結濕度，并優(yōu)選低于該燒結溫度，限制接合溫度的原因在于控制燒結體中的晶粒尺寸，因為在高溫下發(fā)生晶粒生長，并在于限制燒結體中發(fā)生的蠕變變形的量.對于一些應用，優(yōu)選保持接合濕度低于燒結體最小燒結溫度(即燒結體中至少一個燒結的最低溫度)至少1001C,從而預先燒結的陶瓷的晶粒尺寸不會變化，或限制了正被接合的部件的蠕變，非限制性示例性接合溫度從對于鈣鈦礦的1100TC到對于碳化硅的2100TC.還可通過使用墊片或壓實粉末床支撐易于蠕變的部件來限制正被接合的燒結體的蠕變.接合時間與接合溫度相比不太關鍵，罔為擴散是熱活化的，并隨溫度按指數(shù)規(guī)律增加，和隨時間只按拋物線規(guī)律増加.接合時間應由接縫的致密化來確定，并可通過膨脹測定法(接縫的收縮)、燒結后滲漏檢查或拋光或斷裂的橫斷開接縫的顯徵照片來監(jiān)測.優(yōu)選的接合時間從1分鐘到10小時，更優(yōu)選從1小時到S小時?？稍诙鄠€步稞中或單一步棘中進行根據(jù)本發(fā)明方法的接合。多個步驟可能更有效，因為使用爐或耐火架(setter)反應，為了除去粘合刑和在施加壓力下使顆粒收縮到一起，在笫一爐中使用較慢的第一接合循環(huán)，對于外部壓力降低或沒有外部壓力的最后燒結，可使用笫二接合循環(huán)和爐，為了遊免耐火架相互作用，可有利地在燒結溫度下使用減壓或不施加壓力.耐火架為爐中接觸要被接合的燒結體的材料，對于要被接合的陶瓷，可設計具體的接合條件.當接合不同材料或使用具有不同未燒結性能的接合帶時，可使接縫的組成形成梯度來控制帶中的流動程度.此外，可通過控制接錄的熱脈脹將接縫置于壓縮或拉伸狀態(tài).假定雙軸應力狀態(tài)，考慮夾層結構，其中厚度為"的兩個板被接合，接合后陶瓷厚度為t2，燒制后接縫中的殘余應力cf2由下式給出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>其中AT為產(chǎn)生應力的濕度范爾，Att為接縫材料和要被接合的預先燒結的陶瓷之間熱膨脹的失配，E為楊氏棋量，t為厚度，v為泊松比，下標1和2分別指要被接合的燒結體和燒結接縫材料.接合后預先燒結的陶瓷中的殘余應力cj1由下式給出當薄的接合區(qū)域靠近較厚的未接合區(qū)域時，可有利地利用較厚預先燒結區(qū)域中的少量殘余拉應力將接錄置于壓錄狀態(tài).這可通過使Aa為負(接合區(qū)域具有比預先燒結區(qū)域低的熱膨脹系數(shù))來容易地實現(xiàn).通過接縫的厚度和修整接縫材料的組成來控制壓縮程度.例如，如果要接合兩個氣化鋯零件，則可通過向氣化锫中加入氣化鋁制造氣化鋁-氣化鋯復合材料來降低固態(tài)燒結氣化鋯零件的熱膨脹.通過參考下面的實施例進一步說明本發(fā)明，并將更清楚地理解其目的和優(yōu)點，給出這些實施例僅僅用于說明目的，不用于限制本發(fā)明的范閨.實施例實施例1:接合化學計量的Lao,9CacuFeOw燒結體將二百五十(250.0)克表面積為2.0mVg的La0.，Cao.iFe03粉末(Ceramatec批次，110-2m2/g)加入到l升高密度聚乙烯(HDFE)罐中，罐中已具有250克氣化釔部分穗定的四面體多晶氧化妹(Y-TZP)球形介質、72.8克試刑級甲苯、18.2克變性乙醇(AsWandChemical的SynasolPM-509)和1.25克聚乙烯醇縮丁瘙(PVB)分散刑(Sohitia的等級B-79),將漿液放到涂料振蕩器上30分鐘以分散陶乾粉末.加入増塑劑(9.64克，F(xiàn)erro的S-160級鄰苯二甲酸丁爺鐮(BBP))和粘合刑(18.04克，Sohitia的B-98PVB)，將粉漿放回到涂料振蕩器上保持1小時，以溶解粘合刑.然后在過濾前將粉裝在球廉上混合16小時，除氣，并用刮刀在聚豳片上澆鑄，制備干燥后厚度為2^i2S(im的未燒結陶瓷接合帶，干燥的帶具有60體積％的固體含重，以質量計，粘合刑對增塑刑的比例為2.0.由未燒結接合帶修剪出環(huán)形墊,(9.5mm內徑，1S.8mm外徑).使用墊爾接合磨過的La0.，Ca(uFeO3.d圃盤到磨過的LaMCaajFeO^環(huán)上'圃盤為21mm外徑，厚2-3mm,環(huán)為21mm外徑，厚2-3mm，具有5mm內徑中心孔.通過在US01C下燒結帶禱零件2小時制備>95%理論密度的環(huán)和圃盤.鵬盤和環(huán)的接合表面被磨平.制備三個圃盤-環(huán)接合對.通過輥涂一薄層U-3毫克雜品醉/cinZ未燒結帶表面積)a-森品醇(混合異構體的JTBakerPracticalGrade)將墊,溶刑粘合到Lao.gCac.iFeO^圃盤和環(huán)的接合表面上，在垂直于接合表面的方向上施加290kPa壓力到對上，在爐中有空氣流(1-2升/分鐘)，將三個對以5"C/hr從20TC加熱到1501C，以lTC/hr從2501C加熱到3501，和以501C/hr從3501C加熱到1250TC(在1250t;下停留4小時)，然后以S0TC/hr從1250TC冷卻到20TC.在取橫截面和拋光前對接合的零件進行滲漏檢查，通過連接每個對的環(huán)上的5mm孔到真空源、保持每個對的外部在大氣壓、在該孔處建立《0柳kPa的壓力、和測量氣體通過5mm孔離開對的流速，在室溫下測量每個對的滲漏率.室濕下三個對的平均滲漏率為0.11±0.07標準立方厘米/分鐘(sccm)，說明要求的發(fā)明產(chǎn)生了具有非常低的滲漏率的接縫.困1為顯示加熱到12501C后保持4小時的實施例1的接合區(qū)域拋光橫截面的掃描電鏡照片(SEM).左邊的槽顯示接合區(qū)域的寬度.閨1說明，要求的發(fā)明產(chǎn)生了具有良好機械完整性的接縫.實施例2-5:陶先粉末表面積和帶塑性對滲漏率的影響當一些鈣鈦礦陶先B-位豐富(或A-位缺乏)時，它們更容易燒結.為了提高實施例1中接合帶的燒結速度，向用于實施例1接合帶的Lao.9Cao.,FeO;M粉末中加入lwt。/。的氧化鐵.表l顯示了組成，它們按照與實施例l相同的方式制備，除了在分散步槺中加入Fe203(Cerac級1-1039)和使用lkgY-TZP代替250克介質.表l,實施例2-5的粉漿組成粘合刑/質量(g)實施增塑刑陶瓷Fe203甲苯EtOITB-79bB-98eBBPd例22.0999,04e10,0307.776,95.0071,4938.2431.0999,04e10.0231.557.95.0052,5457.534O.S999.04e10.01S4'938.7S.0033.4876.9451.0920.2f9.20242.160.54.6548.953.568,乙醉，PM-S09b.分散劑(B-79PVB)c.粘合刑(B-98PVB)d.增塑刑(S-160BBP)e.2.0m2/gLa。.，Ca(uFe03.d粉末f.6.0m2/g(Lao.，Cao.i)i.抑sFe03-d粉末修剪實施例2-4的帶(見表l)，具有2S.4m鵬的不變外徑，內徑為19.1mm、1S.9mm或9,5mm.這些墊鵬的最長寬度分別為3.2mm、4.8mm或7.9mm，設定粘合刑除去過程中擴散距離為這些寬度的一半.將每個未燒結的單層墊困(大約2鄰nm厚)放在La^Ca^FeOw圃盤和Lao.9Ca(uFe03-d環(huán)之間，鬮盤和環(huán)具有與實施例1的燒錄環(huán)和盤相同的尺寸和性能.通過在14501C下燒結帶鑄零件2小時制備>95%理論密度的環(huán)和圃盤.要求是在全部三個寬度上具有恒定壓力，然后在粘合劑除去的關鍵區(qū)域(1S0-2501C)中使用不同的加熱速度，以測定墊圍寬度相對于粘合刑/增塑刑比例(除非另外指明，其以質量計)的影響。對于每個循環(huán)，使臨界的加熱速度加倍Ut:/hr，2TC/hr，4t:/hr和8iC/hr).在垂直于密封表面的方向上對每個接合對施加壓力.但是，壓力不是保持不變，而是從19.1mni內徑墊鵬時的175kPa變化到9.Smm內徑墊圉時的240kPa.另外，在爐中有徵小的濕度梯度，這導致較寬的墊困與較窄的墊鵬相比具有較高的溫度.同時加熱27個墊圃(每種粘合刑/增塑劑比例和墊寬度三個)，使用如下燒制循環(huán)20-lS0C時SH/hr,150-2S0TC時變化的加熱速度，250-3鄰"C時St:/hr，3S0-12S0TC時50lC/hr(在1250TC下停留4小時)，和1250-20TC時50TC/hr.按與實施例1的對相同的方式對所有燒結樣品進行滲漏搶查，橫斷開逸掩的樣品并批光用于SEM評價.使用360kPa壓力和20-3S0TC時5TC/hr、350-1250TC時50t:/hr(在12501下停留4小時)以及12S0-201C時501C/hr進行每次接合循環(huán)，比較6mVg(實施例S)和2m2/g(實施例3)。困2a、2b和2c顯示了對于以下用2mVg帶接合的結果(a)用175kPa壓力加栽的3.2mm寬墊圃，(b)在20SkPa壓力下加栽的4,8mm寬墊鵬，和(c)在240kPa壓力下加栽的7.9m鵬寬墊,.與預計相反，溫度勻變速度對滲漏羋沒有影響.較高的墊W塑化程度(較低的粘合刑對增塑劑比(B/P))，導致較低的滲漏率，與墊鵬尺寸無關，增加的壓力和接合溫度降低了滲漏率，較寬的墊圃比較薄的墊,具有較低的滲漏率，但這是由于這些墊爾上較高的壓力和溫度造成的，困3(a)、3(b)和3(c)顯示了在以下的拋光橫截面中的接合區(qū)域:(a)在1或4t:/hr的加熱速度下接合的La0.9Ca(uFeO3-d的3.2mm墊圍，(b)在1或41C/hr的加熱速度下接合的Lao,9Ca(uFe03-d的7.9mm墊圈，和(c)在8TC/hr下加熱的所選樣品.在這些帶中具有較低的流動性，即使壓力高(175kPa對于3.2mm墊,和240kPa對于7.9mm墊圃)，閨4顯示了用2mVgLaa.9Ca(uFe03.d粉末制備的帶的滲漏率對粘合刑/増塑刑含量的函數(shù).與施加的壓力無關，較塑化的帶產(chǎn)生較低的滲漏率.盡管存在較塑化的墊酮產(chǎn)生較低的滲漏率的事實(見困4)，但在墊國的變形程度方面存在非常小的差異(見困3).這表明，出于接合目的而優(yōu)化給定帶組成的能力取決于表面積、有機含量和塞化程度，表2給出了對比墊,的滲漏率，表明當接合壓力為360kPa時，在地面上使用較高表面積的帶沒有下降趂勢.滲漏率對于兩種接合帶都是可接受的.表2.在粘合浙除去過程中以5t)/hr加熱的密封的滲漏率<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>制備了111個接縫，沒有大的滲漏率的任何迷象.當在地面上使用保持壓力(175-360kPa)時，低溫粘合刑除去沒有引起接錄裂開.實施例6-8:帶化學計量對滲漏羋的影響按照類似于實施例2-5中所迷方式的方式制備表3中所示的三種帶，除了改變陶先的組成和添加刑(氣化鐵和碳酸鈣(GE級111-30-26)以產(chǎn)生B-位豐富、近化學計量且接合后A-位豐窗的接合帶.通過向15S.l克甲苯、38.8克乙醇(PMS09)、5克PVB分散劑(B-79)和77.0克BBP增蹇劑(Santicizer160)中加入表3中所示的成分來制備三種帶，其中甲苯、乙醉、PVB分散刑和BBP増塑劑已被預先加入到包含1千克15mm直徑Y-TZP介質的1升HDPE瓶中.在涂料振蕩器上以30分鐘増量(之間具有冷卻以遊免過熱耀)研磨粉漿2小時，以便減小Fe203的粒度，然后加入粘合刑(33.S克B-98PVB),并將粉漿再放在涂料振蕩器上l小時，然后在球磨上轉動過夜.對粉漿進行除氣，并澆鑄制備2S0jim厚的帶.然后通過層壓2個未燒結帶到一起制備雙層帶.按照類似于實施例2-S的方式接合雙層帶到磨過的Lao.9Ca(uFe03.d接合樣品上.實施例6_8的接合對包括笫一長10.6cm、寬3.8cm、厚0.05cm的矩形板和具有相同外部尺寸但具有兩個3.7cmxi.83cm矩形通孔的笫二矩形板，其中孔相隔(U6cm.將雙層帶切成與具有矩形孔的板相同的尺寸以形成墊圍.將墊國放在每個接合對的兩個矩形板之間.垂直于每個密封對的密封表面施加外部壓力(275kPa)，按如下在爐中通過加熱接合每種類型的三個對從20-350TC時5TC/hr，從350-11001C時501C/h(在11001C下停留4小時)和從1100-20iC時50TC/h.停留的1100TC低于CaO-Fe203偽二元系統(tǒng)中的低共溶點，其出現(xiàn)在大約12151C.因此在沒有液相形成的濕度下制備密封.檢查對的滲漏性，取橫截面并在SEM上觀察.每個對包含兩個口，因而總共檢查6個口的滲漏性.通過連接口到真空源、降低口處的壓力到〈7000kPa并測量離開口的流速來測量每個口的滲漏率.將零件再加熱到1200TC保持2小時，沒有外部壓力(601C/h勻速上升和下降)，在滲漏性檢查后取新的橫截面，最后，加熱零件到13001C保持4小時，第三次取橫截面.表3.實施例6'8的組成<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>表4.具有不同A/B比的實施例6-8的滲漏率數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>表4給出了滲漏率結果，困5-7顯示了SEM顯徵照片.顯然B-位過量提供了增強的燒結性.但是，沒有液相存在的跡象.這與1100x:—致，其使添加刑反應而不是形成過渡液相.對于全部三種組成，在U001C下接合后的滲漏羋是可接受的，并可通過加熱到1200TC得到進一步提高.滲漏羋隨A/B比降低而降低似乎依賴于鈣鈦礦粉末的燒結活性。實施例6的B-位過量組成具有富鐵二次相，而在實施例7和8中沒有觀察到二次相.困5(a)、5(b)和S(c)顯示了接縫的拋光橫截面作為接合或退火濕度的函數(shù)。田5(a)顯示了實施例6的富B-位的接錄，左邊為二次困像，右邊為反向散射困像.當孔隙率降低時，在接縫中存在z-方向燒結。囷5(b)顯示了實施例7的近化學計量接縫，困5(c)顯示了實施例8的A-位過量接縫.同其它田中一樣，箭頭突出接合區(qū)域，困6為顯示在11001C下用330kPa壓力接合后(左)或沒有壓力下退火至12001C(右)的接縫拋光橫截面的顯徵照片綜合困，標記都為10nm長，困7顯示B-位過量零件具有比A-位過量零件低的孔咪率.實施例9:大的未磨過的部件的接合用未燒結時厚度430|41的實施例6帶鑄件接合大的接合面積(36.8cm2，如田8中所示).將雙層帶溶刑層壓到一起，然后溶刑粘合在磨過的La。,，Ca(uFe03-d底部蟄片和未磨過的La^Ca^FeOw頂部墊片之間，如閨8中所示，用富氣化銘耐火板垂直于接合表面施加壓力(130kPa)，栽荷通過承插接合被傳送.磨過的窗氣化銘耐火板在接合過程中與Lao,9Ca(uFe03-d墊片接觸.接合循環(huán)為20-3S0lC時5lC/hr，350-llS01C時S0TC/h(在11501C下停留4小時)和1150-20TC時S0iC/hr.按照與實施例1相同的方式，通過連接真空源到每個口并測量氣流對全部三個燒結對上的2個口中的每一個進行滲漏檢查.全部三個對都被送往13001C退火循環(huán)4小時，沒有施加壓力(加熱和冷卻勻變速度都為lC/分鐘)，然后對每個口進行滲漏檢查.在11S01C下接合后6個口的平均滲漏率為16.3土9.Ssccm，滲漏率范圍在7.9和34.6sccm之間，退火后，6個口中的4個為密封的，田9顯示了典型的接合區(qū)域，其中難以在二次閨像中看到接錄(困9(a))，但可區(qū)分它與反向散射電子(困9(b)),接縫B-位豐富，這由二次相證實.黑點為孔或伴隨紙寬度的拉出研廉標記，灰點為窗氣化鐵的二次相.困9(b)中的箭頭顯示接合區(qū)域.實施例10:較高壓力的接合用較離壓力接合與實施例9中被接合樣品相同的樣品.當濕度以51C/h從20TC勻變到350TC和以S0lC/h從3S0TC勻變到1100t:時，接合循環(huán)最初具有690kPa施加的壓力.當溫度勻變到117STC并停留4小時時，壓力勾變到965kPa.當濕度以50t:/h勻變到室溫時，壓力線性勻速下降.兩個口上的滲漏率為0.0S4和0.036sccm，表明本發(fā)明產(chǎn)生了具有非常低的滲漏卑的接縫.實施例11-14:粉末活性對接合的影響使用表5中所示的配方，按照實施例1描迷的方法制備包括La^Si^ComO^陶瓷粉末的一系列接合帶，其中陶瓷粉末的表面積在2.0和S.6mVg之間.表5.實施例11-14的粉漿組成實施例表面積質量(g)(m"g)陶瓷"甲苯EtOHbB-79eB-98dBBP'112.0850,0165.238.84.2536.1880.9123.38S0.0160.340.14.2S36.1880.9134.0850.0165.3化34.2S36.1880.9145.6400.0跳725.22.017.0238.1a.Lao.4Sro.6C01.01O3粉末b.乙醇PM-509c.分散刑(B-79PVB)d.粘合刑(B-98PVB)e.增塑刑(S-160BBP)制備四個接合帶，全部具有1:2的粘合刑/增塑刑舍重和55.0體積百分數(shù)的固體含量，如實施例1中所限定，如實施例1中所述，通過溶劑粘合帶到一起制備接合帶的雙層或三層墊B.修剪墊圃U8,Smm內徑，外徑為31.8mm)，然后溶刑粘合到未磨過的燒結La^Sr^CoLinOw陶瓷墊片上.通過在1250TC下燒結La^Si^CoLcnOw陶瓷制備致密墊片.墊片具有35,3nun的外徑、27.5mm的內徑和3mm的厚度.將墊片堆成6個高，從而在每個堆中有5個接縫.垂直于接合表面對每個堆施加690kPa栽荷，并以5TC/hr從室溫加熱到350TC，以50TC/hr從3S0TC加熱到11S0TC(在11S0"C下停留2小時)，并以50TC/hr從1150TC冷卻到6001C，以5TC/hr從6001C冷卻到400TC，和以50TC/hr從400TC冷卻到室溫.在接合并冷卻到室溫后，按照與實施例1方法類似的方式測量包含5個陶瓷-陶瓷接縫的每個堆的滲漏率.困IO顯示了在這種溫度下陶瓷表面積對滲漏率的影響。由于隨表面積增加，陶瓷粉末的燒結速度增加，因而隨粉末表面積增加，滲漏羋按指數(shù)規(guī)律減少.困ll顯示了接合區(qū)城的反向散射困像，困12顯示了墊片堆的可視外觀.箭頭標記出田11的接縫，但由于燒結良好而難以看到接縫.實施例15-16:修整帶性能的能力使用具有如表6所示性質的帶制備三層墊國，其中三層復合物的外層是硬的，內層是可變形的.硬層在未燒結帶蠕變的初始階段約束可變形內層，因為它適形未廉過的墊片的不均勻表面.使用2mVg帶制備實施例15墊圉，使用4mVg帶制備實施例16墊國，其中對于外部可適形層，全部三層墊困都使用1:2粘合刑/増塑刑較低困含量帶，對于較硬內層，使用2:l粘合劑/增塑刑較高固舍量帶(見表6).表6.帶性質<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>困13顯示了接合的未磨過的墊片-墊片對的滲漏率如何隨壓力和LajuSr^CounOw墊W的燒結活性增加而降低.盡管不需要三層墊圃來實施這種接合技術，但這些例子說明了方法的靈活性.實施例17和18:與非鈣鈦礦復合材料接合為了說明本技術對非鈣鈦礦復合材料的適用性，制造兩種帶.實施例17為用于接合氣化銘的A1203-1S體積V。Zr02復合材料，實施例18為用于接合氣化鋯的部分穗定的ZrC)2帶.通過加入lkgY-TZP介質到1升HDPE罐中，然后加入317.6克甲苯、79.4克乙醇(PM509)、2.5克PVB(B-79)、397.0克氣化鋁(CeraloxHPAO.S)和217.6克部分穗定的氧化鋯(DaiichiHSY3.0)來制備實施例17帶.將粉漿放到涂料振蕩器上30分鐘，然后加入68,8克粘合刑(B-98PVB)、3S,7克增塑刑(S-160BBP)，并再上色振蕩1小時.在球磨上混合68小時，然后除氣，并澆鑄制備2S0iim厚帶.通過向25升HDPE雉中加入9kgY-TZP介質，然后加入3.03kg甲苯/甲基乙基酮和60g聚簾胺分散刑(Avecia的Solsperse24000),然后是5,81kgZr02(3mol%Y203)粉末(Tosoh的等級TZ3Y)，來制備實施例18帶.碾壓粉漿4小時，然后加入0.507kgPVB粘合刑(B-79)和0.423kgBBP増塑刑(S-160)，然后再碾壓粉漿22小時.過濾粉漿，除氣，并澆鑄得到25(Hun未燒結厚度.如實施例1中所迷，通過溶刑粘合制備雙羼蟄湖，以將未燒結墊W(28.5mm內徑，31.8mm外徑)粘合到預先燒結的廉過昀瓷上.在實施例17的情況下，燒結陶瓷為99.9%純的氣化招，在實施例18情況下，為包含少重氣化鋁的完全穗定Zr02(8mol%Y203)陶先(Ceramatee級TZ-102)。垂直于密封表面對零件施加1.4MPa壓力栽荷，以5"C/hr從25TC加熱到3501C，然后以鄰1C/h從350TC加熱到1250TC，在12SOTC下停留4小時.然后將部分燒結的接縫以501C/h冷卻到室濕.將實施例17零件加熱到16001C,停留2小時，沒有壓力，而實施例18接縫被加熱到14501C,停留2小時，沒有壓力，實施例n的滲漏率為(Ulsccm，實施例18的滲漏率為0.07sccm.困U和1S顯示，不同材料之間的良好粘合是可能的，表明本技術適用于接合各種陶瓷材料，盡管結合具體的實施例詳細描述了本發(fā)明，但只要不脫離本發(fā)明的精神和范圍，作出各種變化和改變對本領域技術人員來說是顯而易見的。權利要求1.一種接合至少兩個燒結體形成復合結構的方法，所述方法包括(a)提供包括第一金屬氧化物的第一燒結體；(b)提供包括第二金屬氧化物的第二燒結體；(c)在第一燒結體和第二燒結體的接合表面之間提供接縫材料，其中接縫材料包括至少一種有機組分和陶瓷顆粒，其中該陶瓷顆粒(i)構成接縫材料的至少40體積％和不超過75體積％；和(ii)包括至少一種第一燒結體和第二燒結體至少一個中所包含的元素；(d)施加至少1kPa和小于5MPa的壓力到接合表面，以提供第一燒結體、第二燒結體和接縫材料的組件；(e)加熱該組件至足以使接縫材料適形接合表面的適形溫度；和(f)進一步加熱該組件至低于第一和第二燒結體最小燒結溫度的接合溫度，由此至少兩個燒結體通過接縫材料被接合形成復合結構。2.權利要求1的方法，其中第一金屬氣化物為具有選自perovskitic晶體結構和fluoritic晶體結構的笫一晶體結構的第一多成分金屬氧化物，笫二金屬氣化物為具有與第一晶體結構相同的笫二晶體結構的笫二多成分金屬氣化物.3.權利要求2的方法，其中笫一燒結體和笫二燒結體具有相同的組成.4.權利要求l的方法，其中笫一燒結體和第二燒結體中的至少一個包括氣化鋁、氣化鋯、氣化鉀、La^Sr,Co03-s陶瓷、La"CaxFe03.s陶瓷或Lai.xCaxMn03.8陶瓷.5.權利要求l的方法，其中第一和第二燒結體為離子傳遞膜、互連、支架、陶瓷管、密封或管道的部件.6.權利要求l的方法，其中接縫材料在化學上和機械上與笫一燒結體和第二燒結體相容.7.權利要求l的方法，其中至少一種有機組分為選自聚合粘合刑、増癱刑、分散刑和溶刺中的至少一種.8.權利要求l的方法，其中該陶t顆粒包括在第一煤結體和笫二燒結體至少一個中包含的全部元素.9.權利要求8的方法，其中至少一種有機組分為選自聚合粘合劑、增塑刑、分散刑和溶刑中的至少一種.10.權利要求1的方法，其中至少一種有機組分包括粘合刑對增塑刑比例為至少0.25的粘合刑和増塑刑，11.權利要求1的方法，其中提供接合表面使得接合表面的不平度小于500nm,12.權利要求i的方法，其中適形濕度低于3oox:.13.權利要求1的方法，其中接合溫度低于第一和第二燒結體的最小燒結濕度至少iootc.14.權利要求1的方法，其中以基本垂直于接合表面的角度施加壓力.15.權利要求1的方法，其中復合結構在笫一燒結體和第二燒結體之間沒有可區(qū)別的界面相.16.權利要求l的方法，其中接縫在整個熱循環(huán)中是穗定的.17.權利要求l的方法，其中該陶瓷瀕粒不形成液相.18.—種通過權利要求1的方法制備的復合結構，所述復合結構包括包括笫一金屬氧化物的笫一燒結體；包括笫二金屬氣化物的笫二燒結體；和包括至少一種有機組分和陶瓷顆粒的在第一燒結體和笫二燒結體之間的接錄，其中該陶充顆粒(i)枸成接錄材料的至少40體積％和不超過75體積％;和(ii)包括至少一種笫一燒結體和笫二燒結體至少一個中所包含的元素.19.權利要求18的復合結構，其中第一金屬氧化物為具有選自perovskitic晶體結構和fluorHic晶體結構的笫一晶體結構的笫一多成分金屬氧化物，笫二金厲氧化物為具有與笫一晶體結構相同的第二晶體結構的笫二多成分金屬氣化物.20.權利要求18的復合結構，其中該陶瓷顆粒在接合濕度下適合于保持在國相中.21.權利要求18的復合結構，其中在加熱到接合濕度后，復合結構在笫一燒結體和笫二燒結體之間沒有可區(qū)別的界面相。22.權利要求18的復合結構，其中在加熱到接合濕度后，笫一和笫二燒結體為管和/或平板，并通過管-管、平板-管或平板-平板接縫接合。23.—種復合結構，包括包括笫一金屬氣化物的笫一燒結體；包括笫二金屬氣化物的第二燒結體；和包括至少一種有機組分和陶瓷顆粒的在笫一燒結體和第二燒結體之間的接縫，其中該陶瓷瀕粒(i)構成接縫材料的至少40體積％和不超過75體積％;和(H)包括至少一種第一燒結體和笫二燒結體至少一個中所包含的元素，其中在加熱到接合濕度后，復合結構在笫一燒結體和笫二燒結體之間沒有可區(qū)別的界面相.全文摘要一種接合至少兩個燒結體形成復合結構的方法，包括在第一和第二燒結體的接合表面之間提供接縫材料；施加1kPa至小于5MPa的壓力以組件；加熱該組件至足以使接縫材料適形接合表面的適形溫度；和進一步加熱該組件至低于第一和第二燒結體最小燒結溫度的接合溫度。接縫材料包括有機組分和陶瓷顆粒。陶瓷顆粒構成接縫材料的40-75體積％，并包括第一和/或第二燒結體的至少一種元素。還公開了通過該方法產(chǎn)生的復合結構。文檔編號C04B37/00GK101224992SQ20071000380公開日2008年7月23日申請日期2007年1月17日優(yōu)先權日2006年1月17日發(fā)明者B·P·克萊恩蘭,K·N·哈欽斯,M·F·卡羅蘭,R·A·庫特勒申請人:氣體產(chǎn)品與化學公司;陶瓷技術公司