陶瓷衬垫焊接目前已广泛应用于船舶制造、管道运输、压力容器制造、桥梁等各种钢结构的制造中。针对市场上现仅有单层陶瓷衬垫,并且衬垫存在烧结温度高（1300℃¹800℃）、烧成周期长（24h以上）、能源消耗大,致密度低、吸潮率大的缺点,本文开发了一种双层复合陶瓷衬垫的制造方法。以甘肃红土和Al₂O₃等为衬垫配方主体框架,采用Li₂CO₃、3Y-ZrO₂作为上层衬垫的添加剂,利用正交筛选实验探索配方中红土以及其它配料含量以及分析各原料作用。分别从原料处理、混料方式、毛坯压制、干燥与烧制各环节对制备过程进行优化。通过外观检查、吸水率、抗折强度、抗压强度检测,分析评定筛选出的衬垫配方和制作工艺的合理性。选择力学性能优异的陶瓷衬垫组进行CO₂气体保护单面焊接实验。通过对背面焊缝成形情况、焊缝组织的观察分析和力学性能实验,分析衬垫对焊缝性能的影响规律,筛选出双层陶瓷衬垫的最佳配方。研究结果表明:试验编号1013A₄E₁双层陶瓷衬垫,烧制最高温度为1250℃烧制以及时长6.5h左右时的烧结效果、焊接成形效果最佳。该组衬垫配方为（上层A₄）红土78.86wt%+Al₂O₃16.45wt%+冰晶石3.69wt%+Li₂CO₃1wt%,（下层E₁）红土79.86wt%+Al₂O₃16.45wt%+冰晶石3.69wt%。甘肃红土不仅能承担陶瓷衬垫配方中脊性原料、可塑性原料,还能承担部分熔剂原料的作用。表层配方中加入1wt%的3Y-ZrO₂、Li₂CO₃有效降低了陶瓷衬垫的烧结温度和烧结时间,而且能够增加陶瓷衬垫的致密度、强度等,使衬垫拥有良好的力学性能。以红土为基础的双层陶瓷衬垫的制备工艺:预烧原料,将混合料粉进行陈腐处理,用超声波打散团聚,烘干混合悬液,研体研磨粉料,混料器进行最后混料。干压法压制衬垫毛坯,使压制前粉料的含水量为6wt%,双面缓慢均匀加压,保压一段时间内后将毛坯取出,按照80℃（5h）→100℃（5h）→40℃（14h）→150℃（5h）→200℃（5h）进行干燥。分批进行无压烧结,针对各组衬垫成分特点设置不同的烧结温度与烧结时长,烧制后衬垫随炉冷却至室温取出。1175℃对于所有衬垫组来说均是烧制温度不足,衬垫基本烧制成形,出现掉渣现象,内部结构较疏松。而烧制温度过高会使部分衬垫组在1225℃与1250℃之间发生较大的熔化变形。焊接工艺试验表明,陶瓷衬垫不仅可以起到单面焊接双面成形的作用,并且成形效果良好,还可以对焊缝区和热影响区进行保温,减缓焊缝区和热影响区的冷却速度,使晶粒细化,降低焊缝区和热影响区的硬度,提高断裂韧性。本文研制成功了一种新型双层复合陶瓷衬垫,优化了本陶瓷衬垫制备的工艺流程,为高性能的陶瓷衬垫制备与应用提供了技术支持和帮助,为焊接技术的发展、陶瓷衬垫产业的创新提供了新的思路。