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表2-21给出了陶瓷之间及金属与陶瓷之间主要的焊接方法。此外，还有超声波焊、摩擦焊、液相过渡焊接、微波焊接、粘接等。但是，用得最多的还是钎焊和扩散焊，正在研究中的还有熔化焊、反应烧结连接等。
表2-21 陶瓷之间及金属与陶瓷之间主要的焊接方法
（续）
胶接是一种古老的连接方法，它是依靠胶粘剂把陶瓷与陶瓷或者陶瓷与金属连接在一起的。但是接头的强度很低，而且仅限于300℃以下的温度使用。
事实上，采用高能束焊接陶瓷与金属时经常不使陶瓷熔化，只是部分金属熔化，使其润湿陶瓷，以达到连接的目的。
1.电子束焊接
电子束焊接可以在真空中进行，也可以在非真空中进行。焊接环境对熔深的影响很大，这是因为在非真空条件下，电子束会受到气体分子的碰撞而损失能量，还能够产生散焦，降低功率密度，因此熔深减小。
2.激光焊接
激光焊接是以激光器产生的激光束为热源，使得被焊材料瞬间熔化而实现焊接，其光束直径很小，可以小到微米级。当激光功率增大到一定程度时（比如大于10 3 W/mm 2 ），材料就会被蒸发，产生附加压力，从而排开液态材料，露出固态材料而凹陷，熔深增加。功率密度增加到一定程度时，就会形成很深的小孔，甚至穿透整个厚度，从而实现焊接。
摩擦焊是一种固相焊接方法，陶瓷与金属的待焊表面在转动力矩和轴向力的作用下发生相对运动，产生摩擦热。当金属表面达到塑性状态后停止转动，并施加较大的顶锻力，从而使陶瓷与金属连接在一起。摩擦焊是一种高效率的焊接方法，但是，焊件必须是棒状，而且金属必须能够润湿和黏附陶瓷。目前这种方法已经实现了陶瓷与铝的焊接。
超声波焊是一种室温焊接方法，它是在静压的作用下，依靠超声振动使陶瓷与金属的接触表面相互作用，发生往返移动而产生摩擦热，这样加热接触表面使得接触表面附近温度升高而局部塑性变形，同时在压力作用下，实现陶瓷与金属之间的连接。其特点是操作简单，连接时间很短（小于1s）。超声波焊对工件表面的清理要求不高，但是要想得到质量良好的接头，必须选择合适的焊接工艺。目前，超声波焊已经能够焊接陶瓷与铝的接头，可以采用中间层，也可以不采用中间层，接头的抗剪强度为20～50MPa。
微波焊接是一种内部产生热量的焊接方法，这种方法是以陶瓷在微波辐射场中分子极化产生的热量为热源，并在一定压力下完成焊接过程。其特点是节省能源、升温速度快、加热均匀、接头强度高，如Al 2 O 3 /Al 2 O 3 接头的强度可以达到420MPa。但是不易精确控制温度，对于介质损耗小的陶瓷还需要采用耦合剂来提高产热。现在，这种方法还只能进行陶瓷与陶瓷之间的焊接。
表面活化焊接也是一种室温焊接方法，它是利用惰性气体（如氩）的中性低能原子束照射陶瓷与金属连接表面，使得表面清洁并且发生原子活化，之后在压力作用下通过表面之间的相互作用而实现陶瓷与金属的连接。这种方法可以用于高强度结构陶瓷或者高温超导陶瓷与金属之间的连接，也可以用于超大规模集成电路与电路基板的焊接，焊接面之间的电阻极小。表面活化焊接的Si 3 N 4 /Al接头的抗拉强度为110MPa。
自蔓延高温合成焊接（SHS）是由制造难熔化合物（如碳化物、氮化物和硅化物）的方法发展起来的。它是首先在陶瓷与金属之间放置能够燃烧并放出大量生成热的固体粉末，然后用电弧或者辐射把粉末局部点燃而发生化学反应，并由放出的热量自发地推动反应继续向前推进，最后由化学反应生成物将陶瓷与金属牢固地连接在一起。这种方法的优点是能耗低、生产率高、对母材的热影响小、通过合理选用反应产物还可以降低接头的残余应力。但是，燃烧时可能产生有害气体及杂质，从而产生气孔及降低接头强度。最好在保护气体中进行，并在焊接过程中对其加压。
焊接时还可以配制梯度材料，以利用其在焊缝中形成功能梯度材料来克服母材之间物理性能、化学性能和力学性能的不匹配；可以在反应物中加入增强颗粒、短纤维、晶须等，形成复合材料。如用Ti、Ni、C粉的简化钎料焊接SiC陶瓷与GH128Ni高温合金，结合良好。
目前自蔓延高温合成焊接（SHS）已经成功地用于Mo/W、Mo/石墨、Ti/不锈钢、石墨/石墨、石墨/W的焊接。自蔓延高温合成焊接（SHS）的配方、压力、气氛容易控制，反应时间短（一般只有几秒），显著节约能源及加工时间。但是，由于反应太快，连接过程难以控制。
它是在电场辅助作用下的固相扩散焊接。利用高压电场的作用，使陶瓷内的电介质发生极化，并使负离子向金属一侧迁移，从而在靠近金属的陶瓷表面层内充满正离子。由于正、负离子之间的相互吸引，使得陶瓷和金属的相邻表面达到紧密接触，再通过原子扩散使陶瓷和金属连接在一起。这种方法只适合可以产生分子极化的陶瓷和薄膜金属的连接，同时要求待焊表面清洁而平整。其特点是焊接温度低、变形小、时间短、操作简单。这种方法已经用于如Al 2 O 3 /0.15μmAl箔的焊接。
过渡液相焊接（TLPB）是一种以液相为中间媒介的焊接方法。在焊接温度下，这个液相可以是通过填充材料熔化而得到的；也可以是母材与周围气体或者加入的中间层发生反应、中间层与中间层相互作用而形成的低熔共晶。这种方法已经实现了Cu与Al 2 O 3 及Si 3 N 4 陶瓷的焊接。
局部过渡液相焊接是在过渡液相焊接的基础上发展起来的。局部过渡液相焊接（PTLPB）与过渡液相焊接（TLPB）的区别在于，前者的中间层局部熔化，后者的中间层全部熔化。局部过渡液相焊接（PTLPB）是采用多层金属作为中间层，中间为较厚的耐热金属，两侧为很薄的低熔点金属。在焊接温度下，低熔点金属先发生熔化或者与中间层的金属作用产生低熔共晶而熔化，此后在保温过程中通过原子扩散而使液相消失和成分均匀化，从而实现焊接。在这种方法中，中间层的选择是非常重要的，中间层与两侧的中间层金属之间无论在固态还是液态，都应该完全固溶，最好液态存在的温度范围狭窄，以利于凝固和成分均匀化。这种方法兼具钎焊和扩散焊的优点，焊接温度低、接头强度高、耐热性能好，是一种很有发展前途的方法。已经实现了采用Cu/Nb/Cu作为中间层焊接Al 2 O 3 /Al 2 O 3 、采用Ti/Cu/Ni/Cu/Ti作为中间层焊接Si 3 N 4 /Si 3 N 4 以及采用Sn基钎料/CuTi/Sn基钎料作为中间层焊接Al 2 O 3 /AISI304等，得到的接头强度分别为250MPa（抗弯）、260MPa（抗弯）和90MPa（抗剪强度）。
实际上这是一种以混合氧化物为钎料的钎焊。混合氧化物焊接是采用类似于涂层烧结时所用的混合氧化物材料，在一定温度下，使这些氧化物熔化，并通过化学反应使陶瓷与金属焊接在一起。这种混合氧化物与被焊接的陶瓷有很好的相容性，其显著特点是接头强度高，特别是高温强度高。可以用于焊接的混合氧化物很多，见表2-22。例如，Al 2 O 3 44～50-CaO35～40-BaO12～16-SrO1.5～5（均指质量分数），其钎焊温度一般在1500℃左右。表2-23给出了这两种混合氧化物钎料的主要性能。还可以采用Y 2 O 3 -Al 2 O 3 -SiO 2 系和Al 2 O 3 -CaO-MgO-SiO 2 混合氧化物钎料，用它来焊接Si 3 N 4 /Si 3 N 4 ，前者其接头强度在1000℃温度下抗弯强度高达555MPa；采用Al 2 O 3 -CaO-MgO-SiO 2 焊接Si 3 N 4 /Si 3 N 4 时，可以在1200℃以上的温度下进行陶瓷与耐热金属的焊接。
表2-22 常用混合氧化物钎料的组成
（续）
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表2-23 两种混合氧化物钎料的主要性能
①膨胀仪测定值。
②差热分析仪测定值。
钎焊是焊接陶瓷常用的方法，陶瓷的钎焊以钎料在陶瓷表面能够润湿为前提，但是一般来说陶瓷很难为钎料所润湿。可以采用以下两种方法促使钎料在陶瓷表面能够润湿。一是先使陶瓷表面金属化，然后再使用钎料进行钎焊，称为间接钎焊，实际上它是熔化的钎料与陶瓷表面的金属接触，是在钎料与陶瓷表面的金属之间进行钎焊，所以比较容易实现。这种方法不仅可以改善非活性钎料对陶瓷的润湿性，还可以保护在高温钎焊时陶瓷材料不会发生分解和产生空洞。二是采用活性钎料进行钎焊，称为直接钎焊。它是在钎料中加入活性金属元素在陶瓷表面产生渗透、扩散和反应而改变陶瓷的表面状态，从而增大陶瓷与钎料的相容性，形成可润湿的表面。
使陶瓷表面金属化的方法已如上述。采用活性钎料的直接钎焊，重要的是选用合理的钎料，正确地说是合理使用活性元素。这些活性元素主要是Ti、Zr、V和Cr等。在钎焊过程中，这些活性元素会与陶瓷发生化学反应形成反应层。一方面反应层中的反应物与金属（钎料）具有相同或者相似的结构，能够被液态金属（钎料）所润湿；另一方面，界面反应物在金属（钎料）与陶瓷之间形成了化学键，实现了金属（钎料）与陶瓷之间的冶金结合。表2-24和表2-25分别给出了陶瓷焊接常用的钎料及高温活化钎料，表2-26为一些陶瓷真空活性钎焊适用的钎料和工艺参数。
表2-24 陶瓷焊接常用的钎料
表2-25 陶瓷钎焊常用的高温活化钎料
（续）
表2-26 一些陶瓷真空活性钎焊适用的钎料和工艺参数
1.无压力扩散焊
扩散焊也是焊接陶瓷常用的方法，可分为直接扩散焊和加中间层的扩散焊。为了缓解因为陶瓷与金属之间线胀系数不同而引起的残余应力和控制界面反应，在陶瓷与金属的扩散焊中一般都采用加中间层的扩散焊。影响扩散焊质量的焊接参数有钎焊温度、保温时间、压力、气体介质、母材表面状态和中间层的化学成分等。钎焊温度一般控制在（0.6～0.8） T m （ T m 是母材及反应生成物中熔点最低材料的熔点）之间，压力一般控制在3～10MPa。表2-27给出了一些陶瓷真空扩散焊的工艺参数及接头性能。
表2-27 一些陶瓷真空扩散焊的工艺参数及接头性能
2.压力扩散焊
这种方法是在压力作用之下进行的扩散焊。在压力作用之下，金属与陶瓷紧密接触，在加热过程中，界面上的原子处于高度激活状态，加速相互扩散，通过回复、再结晶、晶界变化实现连接。
在实际的焊接中，考虑到金属与陶瓷的物理性能，特别是线胀系数的巨大差别，为了缓和焊接过程中产生的应力，通常采用中间层，用于改善接头性能。
陶瓷与陶瓷、陶瓷与金属及其他材料的扩散焊，可以有直接扩散焊、加单层或多层中间层的扩散焊、局部过渡液相扩散焊和过渡液相扩散焊等。表2-28给出了一些陶瓷与金属直接扩散焊接头中可能出现的化合物。
表2-28 陶瓷与金属直接扩散焊接头中可能出现的化合物
在不加压或者加很小压力的情况下，通过中间层金属与陶瓷表面之间的化学反应将陶瓷材料焊接起来。由于大部分陶瓷的耐压性较差，因此，这种方法得到重视。中间层金属含有Ti、Zr等活性元素，能够与陶瓷反应形成化合物而达到焊接的目的。这种方法可以获得致密的焊接接头，但是其力学性能很差，只适于密封接头的焊接，不适合承受载荷。
下面详细介绍陶瓷与陶瓷及金属与陶瓷之间最常用的一些焊接方法。
