2022年1月22日，长春工业大学材料科学与工程学院冉旭教授课题组在《Journal of the European Ceramic Society》发表题为Microstructure, mechanical and optical properties of MgAl2O4 / MgAl2O4 joints bonded using CaO-Al2O3-SiO2 glass filler的研究论文，采用透明的玻璃材料做为焊料来连接透明镁铝尖晶石陶瓷。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2022.01.042

 研究简介 

论文设计并制备了一种玻璃焊料用于连接透明镁铝尖晶石陶瓷。热膨胀测试结果表明，该玻璃焊料在RT-600℃具有与透明镁铝尖晶石陶瓷完全一致的热膨胀行为。润湿性研究表明，该玻璃焊料在透明镁铝尖晶石陶瓷表面具有优异的润湿性，在1250℃的平衡润湿角为16度。论文进一步研究了连接温度、冷却速度等工艺参数对接头界面行为、微观组织及相组成的影响的机制。结果表明，当采用15℃/min的冷却速度时，能够获得完全玻璃态的焊缝。在连接过程中，母材中的Mg元素溶解进入焊缝，焊缝中的Ca和Si元素扩散进入母材。并且，随着连接温度的升高，尖晶石母材与玻璃焊料之间的相互溶解和相互扩散逐渐增强。随着接头的冷却速度从15℃/min降低到5℃/min，焊缝组织从玻璃态转变为晶化态。最后，接头力学性能测试结果表明，当连接温度为1300℃，冷却速度为15℃/min时，接头弯曲强度达到最大值189MPa。并且接头断裂位置位于镁铝尖晶石母材，表明接头强度达到了母材的强度水平。同时，该接头也具有良好的透光性，在1000nm处的直线透过率达82.1%，接近镁铝尖晶石母材的透光率（85.6%）。

图1 CAS玻璃焊料和透明镁铝尖晶石陶瓷的热膨胀曲线

图2 CAS玻璃焊料在透明镁铝尖晶石陶瓷表明的润湿形貌

图3 （a）连接温度和（b）冷却速度对接头弯曲强度的影响

图4 镁铝尖晶石母材、玻璃焊料及镁铝尖晶石接头的直线透过率曲线

 研究结论 

综上所述，本文通过优化焊料成分和调控接头连接工艺，获得了兼具优异力学性能和优异光学性能的透明镁铝尖晶石陶瓷接头。本研究对于透明镁铝尖晶石陶瓷的工程化应用具有重要价值。