陶瓷基復(fù)合材料液相擴(kuò)散焊技術(shù)研究.pdf

1、Ti(C,N)-Al2O3陶瓷基復(fù)合材料具有較高的紅硬性、耐磨性以及抗氧化性，是制作高速切削刀具的理想材料。但它脆韌性及耐沖擊性能較差，難以通過機(jī)械加工制成復(fù)雜零構(gòu)件，從而制約了它的推廣應(yīng)用。因此，實(shí)現(xiàn)Ti(C,N)-Al2O3陶瓷基復(fù)合材料的可靠連接，在工程上有著一定的應(yīng)用價(jià)值。本課題分別采用Ti/Cu/Ti、Zr/Cu/Zr、Cu36Zr64對Ti(C,N)-Al2O3陶瓷基復(fù)合材料進(jìn)行連接，并使用掃描電鏡(SEM)、能譜分析儀(E

2、DS)、萬能試驗(yàn)機(jī)等分析測試手段對接頭顯微組織、元素分布及斷口形貌等進(jìn)行分析，研究了不同中間層材料和工藝參數(shù)對接頭組織及力學(xué)性能的影響。
　　對Ti(C,N)-Al2O3陶瓷基復(fù)合材料采用Ti箔/Cu箔/Ti箔復(fù)合中間層進(jìn)行部分瞬間液相擴(kuò)散連接，研究發(fā)現(xiàn)：在焊接溫度1050℃、保溫15min的工藝參數(shù)下得到最大的抗彎強(qiáng)度，為207MPa，接頭典型結(jié)構(gòu)為 Ti(C,N)-Al2O3/Ti3Al+TiAl+TiAl3+Ti2Ni+Ti

3、O/CuTi+Cu4Ti3+CuTi2+Cu基固溶體/Cu箔，不同的工藝參數(shù)下得到的界面相結(jié)構(gòu)也不同。接頭斷裂方式為陶瓷基體脆性斷裂，擴(kuò)散過渡區(qū)中形成的TiAl3脆性化合物層顯著降低接頭的力學(xué)性能。
　　Ti(C,N)-Al2O3/Zr/Cu/Zr/Ti(C,N)-Al2O3部分瞬間液相擴(kuò)散連接。結(jié)果表明，Zr元素對陶瓷基復(fù)合材料有良好的潤濕擴(kuò)散性能，從而使接頭形成擴(kuò)散過渡區(qū)與Zr富集區(qū)。保溫時(shí)間對連接接頭的組織形態(tài)及力學(xué)性能有較

4、大的影響，保溫時(shí)間過短Zr向陶瓷內(nèi)的擴(kuò)散不充分，而過長的保溫時(shí)間又會使 Zr、Cu在界面反應(yīng)生成大量脆性化合物，降低接頭強(qiáng)度。焊接溫度為1050℃，保溫15min時(shí)可以得到四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度最高、界面結(jié)合致密、組織均勻的焊接接頭。
　　采用Cu36Zr64非晶釬料真空釬焊Ti(C,N)-Al2O3陶瓷基復(fù)合材料，結(jié)果表明，Cu元素向陶瓷基復(fù)合材料內(nèi)的擴(kuò)散趨勢強(qiáng)烈，而Zr元素的活性受到抑制。在焊接溫度為1000℃，保溫15min，1MPa