前面在介紹玻璃與金屬的焊接時(shí)，已經(jīng)給各位讀者介紹了潤(rùn)濕、擴(kuò)散的基本知識(shí)。今天給各位讀者介紹異種連接（焊接）相關(guān)知識(shí)，只有明晰和解決了異種連接（焊接）的問(wèn)題，我們才能正式進(jìn)入玻璃與金屬焊接的話題。
玻璃材料因高溫耐磨、耐蝕、絕緣，抗氧化能力強(qiáng)等特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用，但玻璃本身的低延性、沖擊韌性差則限制了其在工程中的應(yīng)用。因此結(jié)合了玻璃與金屬雙重優(yōu)良性能的玻璃金屬?gòu)?fù)合連接體應(yīng)運(yùn)而生，并廣泛應(yīng)用于微電子封裝、電池、儀器儀表、太陽(yáng)能真空集熱管、復(fù)合材料等領(lǐng)域，因此研究玻璃與金屬封接有重要意義。玻璃與金屬的封接方法有很多種，其中研究最多理論較成熟的為匹配封接，匹配封接是在封接前先對(duì)金屬進(jìn)行預(yù)氧化處理，使金屬表面生成一層厚度適當(dāng)?shù)难趸瘜?，再將金屬與玻璃放在爐中加熱保溫一定時(shí)間然后冷卻至室溫，但是匹配封接要在爐中加熱然后冷卻故生產(chǎn)周期長(zhǎng)。然而激光具有極高的能量，能非接觸式局部實(shí)現(xiàn)快速加熱快速冷卻，還能實(shí)現(xiàn)接縫形狀比較復(fù)雜器件的封接，因此在封接領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用也越來(lái)越廣。玻璃與金屬的焊接屬于不同種類的材料，所以他們的焊接屬于異種焊接。這就是我們?yōu)槭裁匆榻B異種焊接的原因。在后續(xù)文章中我們會(huì)逐漸介紹玻璃與金屬的匹配封接（焊接）和激光焊接。
什么是異種連接
處于功能的需要或現(xiàn)有技術(shù)的限制，我們通常很難可以不經(jīng)過(guò)焊接（連接）來(lái)實(shí)現(xiàn)異種多功能的工程件。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中常常會(huì)用組合制造并常常會(huì)焊接（連接）這一技術(shù)來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。為了實(shí)現(xiàn)不同功能和效用，將不同性能和功用的材料焊接（連接）在一起，焊接（連接）常常成為必不可少的一道工序。為此，充分理解并熟練掌握這一技術(shù)就成為制造上的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。不同的學(xué)者從不同的角度對(duì)焊接（連接）進(jìn)行了不同的定義。Messler認(rèn)為“一種將不同部分的部件制造成一個(gè)整體的過(guò)程”。按照此定義，我們的堆積木、農(nóng)村的木質(zhì)結(jié)構(gòu)的房子和家具，均屬于焊接（連接）的范疇。而學(xué)者Campbell則認(rèn)為“將不同的單個(gè)部件組合成整體，成為一個(gè)比單個(gè)個(gè)體復(fù)雜的部件的過(guò)程，即組裝也是焊接（連接）的一個(gè)過(guò)程”。這個(gè)定義進(jìn)一步驗(yàn)證了堆積木實(shí)際上就是異種焊接（連接）。不同學(xué)者給出了不同定義，但不管是哪位學(xué)者的定義，可以明確的是“焊接（連接）”首先是一種將不同部件組合在一起形成一個(gè)整體單元的活動(dòng)或過(guò)程。第二點(diǎn)可以明確的是“焊接（連接）是將部件或結(jié)構(gòu)元素組合在一起的過(guò)程”。但組合的目的必須是為了實(shí)現(xiàn)或達(dá)到某一功能，而這一功能必須是單個(gè)部件所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的?；趯?duì)以上定義的理解，以下三種途徑均可以認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)焊接（連接）的途徑：
1、 機(jī)械連接：通過(guò)機(jī)械的辦法來(lái)焊接（連接）；
2、 化學(xué)連接：通過(guò)化學(xué)鍵合（反應(yīng)）來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接（連接）；
3、 熱連接：通過(guò)熱熔過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接（連接）。
為什么要采用異種連接的辦法：基于對(duì)更多選擇，如輕質(zhì)、高效的需求，為了實(shí)現(xiàn)多功能的工程結(jié)構(gòu)和功效，人們常常將不同的材料連接在一起。如本專題談到的玻璃與金屬的焊接（連接）。眾所周知的汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、紡織工業(yè)（衣服上的金屬和銘牌）、工具行業(yè)、醫(yī)用植入物、電力和海洋工程等領(lǐng)域。
異種焊接其實(shí)在古代就也有之，如
考古發(fā)現(xiàn)：
5000年前用錫釬焊銀擺設(shè)（古埃及）
5000年前用錫釬焊銀銅體的銀把手（古埃及）
5000年前用銀釬料焊的管子（古埃及）
4000年前用金釬料釬焊的護(hù)符盒（古埃及）
公元前5世紀(jì)用錫鉛料鑲嵌皇冠上的珠寶首飾等（中國(guó)）
公元79年被火山爆發(fā)埋沒(méi)的龐貝城中有用錫釬料釬焊的家用鉛制水管（古羅馬）
在歷史文化燦如繁星的中國(guó)，據(jù)文獻(xiàn)記載：
漢代.班固 撰《漢書(shū)》：
胡桐淚盲似眼淚也，可以汗金銀也，今工匠皆用之。（汗即焊）。
宋代.宋應(yīng)星 撰 《天工開(kāi)物》：
中華小釬用白銅末，大釬則竭力揮錘而強(qiáng)合之，歷歲彌久，終不可堅(jiān)。（小釬即釬焊，大釬為鍛焊）。
明朝.方以智 撰 《物理小識(shí)》：
焊藥以硼砂合銅為之，若以胡桐汁合銀，堅(jiān)如石。今玉石刀柄之類焊藥，加銀一分其中，則永不脫。試以圓盆口點(diǎn)焊藥于其一隅，其藥自走，周而環(huán)之，亦一奇也。
異種焊接（連接）的應(yīng)用
比較常見(jiàn)的例子是波音787飛機(jī)采用了復(fù)合材料作為其飛機(jī)殼體的基本材料，該材料由20%Al、15%Ti、10%鋼和5%的其他材料所組成。在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，為了減重，其中有陶瓷與金屬的焊接（連接），橫梁采用了鋼、同時(shí)還有鋁合金制作了較多的零件，如鋁合金活塞和鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。EU-FP6項(xiàng)目中研發(fā)的小汽車則使用了Al、鋼、Mg、玻璃纖維等不同材料。
那么何為異種材料呢，可以簡(jiǎn)單的定義為“材料或材料組合在一起時(shí)，比較難以實(shí)現(xiàn)焊接（連接），難以實(shí)現(xiàn)焊接（連接）的原因是他們的化學(xué)性能或物理性質(zhì)不同而造成的” 。
由于異種材料在化學(xué)特性、熱性能和物力性能（如熱膨脹系數(shù)、韌性、疲勞、斷裂力學(xué)行為、彈性模量等）的差別，不僅會(huì)影響到焊接（連接）的工藝，同時(shí)會(huì)影響到組件服役時(shí)的性能。如服役時(shí)的電偶腐蝕、不同的熱膨脹系數(shù)以及其他效應(yīng)均會(huì)影響到組件的服役性能。
為了解決以上問(wèn)題，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和焊接（連接）工藝實(shí)踐中，必須充分考慮并盡可能的考慮如何解決這一挑戰(zhàn)。學(xué)者M(jìn)essler則指出：“在異種焊接（連接）時(shí)必須充分的縮小兩者之間的差異，即通過(guò)選擇不同材料或其他途徑來(lái)縮小不同特性材料之間的差別。與此同時(shí)，這增加了操作者和設(shè)計(jì)者的難度。因?yàn)椴煌牧显诒拘陨?，如原子層面的結(jié)構(gòu)、微觀組織、微觀組織和性能本來(lái)就不同。同時(shí)組合多種材料時(shí)，減低不同材料之間的差別就變得更為困難”。
由于焊接（連接）的分類比較多，我們這里只是介紹玻璃與金屬的焊接（連接）的，所示同此不相關(guān)的，在這里就不做過(guò)多的介紹。
玻璃與金屬連接，目前常用的有四種主要形式：
1．機(jī)械連接：家中常用的陶瓷插座就是這種情況。
2.采用密封膠或者密封條：家中使用的門窗玻璃就是這種情況。
3.采用高溫?zé)Y(jié)的辦法：我們使用電燈泡就是這種情況。
4.我們提到的激光焊接的辦法：這是一種新的、先進(jìn)的焊接方法，在激光行業(yè)中，激光氣體放電管，使用壽命長(zhǎng)的就是采用激光對(duì)玻璃與金屬進(jìn)行焊接的。
在下一次的文章中我們將介紹如何實(shí)現(xiàn)玻璃與金屬的焊接。
玻璃材料因高溫耐磨、耐蝕、絕緣，抗氧化能力強(qiáng)等特點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用，但玻璃本身的低延性、沖擊韌性差則限制了其在工程中的應(yīng)用。因此結(jié)合了玻璃與金屬雙重優(yōu)良性能的玻璃金屬?gòu)?fù)合連接體應(yīng)運(yùn)而生，并廣泛應(yīng)用于微電子封裝、電池、儀器儀表、太陽(yáng)能真空集熱管、復(fù)合材料等領(lǐng)域，因此研究玻璃與金屬封接有重要意義。玻璃與金屬的封接方法有很多種，其中研究最多理論較成熟的為匹配封接，匹配封接是在封接前先對(duì)金屬進(jìn)行預(yù)氧化處理，使金屬表面生成一層厚度適當(dāng)?shù)难趸瘜?，再將金屬與玻璃放在爐中加熱保溫一定時(shí)間然后冷卻至室溫，但是匹配封接要在爐中加熱然后冷卻故生產(chǎn)周期長(zhǎng)。然而激光具有極高的能量，能非接觸式局部實(shí)現(xiàn)快速加熱快速冷卻，還能實(shí)現(xiàn)接縫形狀比較復(fù)雜器件的封接，因此在封接領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用也越來(lái)越廣。玻璃與金屬的焊接屬于不同種類的材料，所以他們的焊接屬于異種焊接。這就是我們?yōu)槭裁匆榻B異種焊接的原因。在后續(xù)文章中我們會(huì)逐漸介紹玻璃與金屬的匹配封接（焊接）和激光焊接。
什么是異種連接
處于功能的需要或現(xiàn)有技術(shù)的限制，我們通常很難可以不經(jīng)過(guò)焊接（連接）來(lái)實(shí)現(xiàn)異種多功能的工程件。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中常常會(huì)用組合制造并常常會(huì)焊接（連接）這一技術(shù)來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。為了實(shí)現(xiàn)不同功能和效用，將不同性能和功用的材料焊接（連接）在一起，焊接（連接）常常成為必不可少的一道工序。為此，充分理解并熟練掌握這一技術(shù)就成為制造上的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。不同的學(xué)者從不同的角度對(duì)焊接（連接）進(jìn)行了不同的定義。Messler認(rèn)為“一種將不同部分的部件制造成一個(gè)整體的過(guò)程”。按照此定義，我們的堆積木、農(nóng)村的木質(zhì)結(jié)構(gòu)的房子和家具，均屬于焊接（連接）的范疇。而學(xué)者Campbell則認(rèn)為“將不同的單個(gè)部件組合成整體，成為一個(gè)比單個(gè)個(gè)體復(fù)雜的部件的過(guò)程，即組裝也是焊接（連接）的一個(gè)過(guò)程”。這個(gè)定義進(jìn)一步驗(yàn)證了堆積木實(shí)際上就是異種焊接（連接）。不同學(xué)者給出了不同定義，但不管是哪位學(xué)者的定義，可以明確的是“焊接（連接）”首先是一種將不同部件組合在一起形成一個(gè)整體單元的活動(dòng)或過(guò)程。第二點(diǎn)可以明確的是“焊接（連接）是將部件或結(jié)構(gòu)元素組合在一起的過(guò)程”。但組合的目的必須是為了實(shí)現(xiàn)或達(dá)到某一功能，而這一功能必須是單個(gè)部件所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的?；趯?duì)以上定義的理解，以下三種途徑均可以認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)焊接（連接）的途徑：
1、 機(jī)械連接：通過(guò)機(jī)械的辦法來(lái)焊接（連接）；
2、 化學(xué)連接：通過(guò)化學(xué)鍵合（反應(yīng)）來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接（連接）；
3、 熱連接：通過(guò)熱熔過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接（連接）。
為什么要采用異種連接的辦法：基于對(duì)更多選擇，如輕質(zhì)、高效的需求，為了實(shí)現(xiàn)多功能的工程結(jié)構(gòu)和功效，人們常常將不同的材料連接在一起。如本專題談到的玻璃與金屬的焊接（連接）。眾所周知的汽車工業(yè)、航空航天工業(yè)、紡織工業(yè)（衣服上的金屬和銘牌）、工具行業(yè)、醫(yī)用植入物、電力和海洋工程等領(lǐng)域。
異種焊接其實(shí)在古代就也有之，如
考古發(fā)現(xiàn)：
5000年前用錫釬焊銀擺設(shè)（古埃及）
5000年前用錫釬焊銀銅體的銀把手（古埃及）
5000年前用銀釬料焊的管子（古埃及）
4000年前用金釬料釬焊的護(hù)符盒（古埃及）
公元前5世紀(jì)用錫鉛料鑲嵌皇冠上的珠寶首飾等（中國(guó)）
公元79年被火山爆發(fā)埋沒(méi)的龐貝城中有用錫釬料釬焊的家用鉛制水管（古羅馬）
在歷史文化燦如繁星的中國(guó)，據(jù)文獻(xiàn)記載：
漢代.班固 撰《漢書(shū)》：
胡桐淚盲似眼淚也，可以汗金銀也，今工匠皆用之。（汗即焊）。
宋代.宋應(yīng)星 撰 《天工開(kāi)物》：
中華小釬用白銅末，大釬則竭力揮錘而強(qiáng)合之，歷歲彌久，終不可堅(jiān)。（小釬即釬焊，大釬為鍛焊）。
明朝.方以智 撰 《物理小識(shí)》：
焊藥以硼砂合銅為之，若以胡桐汁合銀，堅(jiān)如石。今玉石刀柄之類焊藥，加銀一分其中，則永不脫。試以圓盆口點(diǎn)焊藥于其一隅，其藥自走，周而環(huán)之，亦一奇也。
異種焊接（連接）的應(yīng)用
比較常見(jiàn)的例子是波音787飛機(jī)采用了復(fù)合材料作為其飛機(jī)殼體的基本材料，該材料由20%Al、15%Ti、10%鋼和5%的其他材料所組成。在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，為了減重，其中有陶瓷與金屬的焊接（連接），橫梁采用了鋼、同時(shí)還有鋁合金制作了較多的零件，如鋁合金活塞和鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。EU-FP6項(xiàng)目中研發(fā)的小汽車則使用了Al、鋼、Mg、玻璃纖維等不同材料。
那么何為異種材料呢，可以簡(jiǎn)單的定義為“材料或材料組合在一起時(shí)，比較難以實(shí)現(xiàn)焊接（連接），難以實(shí)現(xiàn)焊接（連接）的原因是他們的化學(xué)性能或物理性質(zhì)不同而造成的” 。
由于異種材料在化學(xué)特性、熱性能和物力性能（如熱膨脹系數(shù)、韌性、疲勞、斷裂力學(xué)行為、彈性模量等）的差別，不僅會(huì)影響到焊接（連接）的工藝，同時(shí)會(huì)影響到組件服役時(shí)的性能。如服役時(shí)的電偶腐蝕、不同的熱膨脹系數(shù)以及其他效應(yīng)均會(huì)影響到組件的服役性能。
為了解決以上問(wèn)題，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和焊接（連接）工藝實(shí)踐中，必須充分考慮并盡可能的考慮如何解決這一挑戰(zhàn)。學(xué)者M(jìn)essler則指出：“在異種焊接（連接）時(shí)必須充分的縮小兩者之間的差異，即通過(guò)選擇不同材料或其他途徑來(lái)縮小不同特性材料之間的差別。與此同時(shí)，這增加了操作者和設(shè)計(jì)者的難度。因?yàn)椴煌牧显诒拘陨?，如原子層面的結(jié)構(gòu)、微觀組織、微觀組織和性能本來(lái)就不同。同時(shí)組合多種材料時(shí)，減低不同材料之間的差別就變得更為困難”。
由于焊接（連接）的分類比較多，我們這里只是介紹玻璃與金屬的焊接（連接）的，所示同此不相關(guān)的，在這里就不做過(guò)多的介紹。
玻璃與金屬連接，目前常用的有四種主要形式：
1．機(jī)械連接：家中常用的陶瓷插座就是這種情況。
2.采用密封膠或者密封條：家中使用的門窗玻璃就是這種情況。
3.采用高溫?zé)Y(jié)的辦法：我們使用電燈泡就是這種情況。
4.我們提到的激光焊接的辦法：這是一種新的、先進(jìn)的焊接方法，在激光行業(yè)中，激光氣體放電管，使用壽命長(zhǎng)的就是采用激光對(duì)玻璃與金屬進(jìn)行焊接的。
在下一次的文章中我們將介紹如何實(shí)現(xiàn)玻璃與金屬的焊接。
圖1 采用密封條進(jìn)行玻璃與金屬封接的建筑門窗
圖2 采用高溫?zé)Y(jié)的辦法制作的電燈泡
圖3 真空干燥箱中的高溫觀察窗（玻璃與金屬的密封（焊接））
圖4 不同金屬（鋁合金和鋼）與陶瓷的連接（焊接），用于電子工業(yè)的部件
作者：張敏 陳長(zhǎng)軍 鄒濤 胡增榮 王曉南 孫茜
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