Zr-Ni基釬料釬焊ZrB2-SiC復(fù)合陶瓷的連接工藝及機(jī)理研究.pdf

1、ZrB2-SiC復(fù)合陶瓷以其優(yōu)異的高溫性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天等極端高溫環(huán)境中。但其本身的固有脆性，大大限制了其應(yīng)用。因此，實(shí)現(xiàn)ZrB2-SiC復(fù)合陶瓷的可靠性連接具有十分重要的意義。本文采用Zr-Ni基釬料釬焊連接ZrB2-SiC復(fù)合陶瓷，探究了連接工藝、釬料成分等對(duì)連接接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，并確定了最佳的釬焊工藝，對(duì)接頭界面形成機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　采用Zr-Ni釬料釬焊連接ZrB2-SiC復(fù)合陶瓷，結(jié)果表明，接

2、頭的典型界面結(jié)構(gòu)為：ZrB2-SiC/Zr2Ni(基體)+Zr(s,s)+Zr2Si+ZrC/ZrB2-SiC，Zr2Si分布在界面附近，Zr(s,s)均勻分布在Zr2Ni基體中。隨著釬焊溫度的升高，釬料和母材反應(yīng)變得劇烈，接頭組織中的Zr2Si逐漸變多、尺寸變大，Zr(s,s)減少。延長(zhǎng)保溫時(shí)間接頭組織也有類似的變化。隨著釬焊溫度的提高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，接頭強(qiáng)度均先升高后降低。當(dāng)釬焊溫度為1190℃、保溫10min時(shí)，接頭的室溫剪切強(qiáng)

3、度為98MPa，約為母材的61％，800℃時(shí)接頭的剪切強(qiáng)度為125MPa，高于室溫強(qiáng)度，約為母材強(qiáng)度80%)，900℃時(shí)為76MPa。接頭的連接機(jī)理為：溫度達(dá)到釬料熔點(diǎn)后，釬料熔化后，液態(tài)釬料中的Zr元素與母材中的SiC反應(yīng)生成Zr2Si和ZrC；冷卻時(shí)液態(tài)釬料凝固，生成Zr2Ni和Zr(s,s)相，最后形成穩(wěn)定接頭。
　　采用Zr-Ni+Mo復(fù)合釬料釬焊連接ZrB2-SiC復(fù)合陶瓷，研究了Mo含量、連接工藝對(duì)接頭組織和力學(xué)性能的

4、影響，并對(duì)接頭的高溫性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。所得接頭的界面結(jié)構(gòu)為：ZrB2-SiC/Zr2Si+Zr2Ni+Zr(s,s)+ZrMo2+ZrC/ZrB2-SiC。采用Zr-Ni+0%Mo、Zr-Ni+5%Mo、Zr-Ni+10%Mo釬料1200℃、保溫10min釬焊連接ZrB2-SiC復(fù)合陶瓷，均能得到比較完整的接頭，接頭強(qiáng)度分別為92MPa、115MPa、57MPa。Mo可以降低釬料整體的熱膨脹系數(shù)，提高釬料本身強(qiáng)度，同時(shí)也會(huì)使釬料流動(dòng)性變差