(Cf-SiCf)-SiBCN高溫釬焊連接工藝及機(jī)理研究.pdf

1、(Cf-SiCf)/SiBCN陶瓷是一種新型高溫用的陶瓷材料，其中添加的Cf和SiCf纖維對(duì)材料起到增強(qiáng)的效果，這種陶瓷多應(yīng)用在高溫環(huán)境下，1700℃下尚能保持良好性能。由于其燒結(jié)工藝尚不能實(shí)現(xiàn)陶瓷多種尺寸和外形的制作，故實(shí)現(xiàn)該陶瓷的連接具有重要意義。本文使用了兩種高溫釬料，實(shí)現(xiàn)了對(duì)(Cf-SiCf)/SiBCN陶瓷釬焊連接，研究了兩種釬料的特性和連接機(jī)制。
　　首先研究了Ti-Ni體系釬料連接(Cf-SiCf)/SiBCN陶瓷連

2、接機(jī)理和工藝參數(shù)影響規(guī)律。選用了5種成分的釬料進(jìn)行連接試驗(yàn)，Ti-Ni系釬料的連接溫度為1200℃~1300℃，釬料中的Ni含量對(duì)接頭形貌和強(qiáng)度有著重要影響，只有當(dāng)釬料中的Ni含量超過50at.％時(shí)，且釬料箔片的疊層方式為Ni/Ti/Ni時(shí)才能實(shí)現(xiàn)陶瓷的有效連接，Ti含量過多或者以Ti/Ni/Ti疊層時(shí)，陶瓷和釬料層界面處產(chǎn)生的Ti的硬質(zhì)化合物過多，物性不匹配及應(yīng)力集中導(dǎo)致界面處開裂。Ni含量和釬焊溫度對(duì)界面處擴(kuò)散層的厚度影響十分明顯，

3、Ni含量增加以及釬焊溫度升高時(shí)，擴(kuò)散層的厚度都隨之增加。對(duì)Ti-Ni系釬焊接頭進(jìn)行了力學(xué)性能的測(cè)試，其中，采用Ti-60Ni釬料在1250℃的釬焊溫度下的接頭達(dá)到最大強(qiáng)度，達(dá)到了25MPa。采用了有限元數(shù)值模擬方法分析了陶瓷/Ti-Ni/陶瓷接頭的應(yīng)力分布狀態(tài)，建立了5種模型，并發(fā)現(xiàn)Ni2Si擴(kuò)散層厚度以及Ti-Ni成分比例對(duì)應(yīng)力分布影響較大，Ni含量和擴(kuò)散層厚度增加時(shí)最大應(yīng)力減小。
　　隨后采用電弧熔煉制備了Ti-13.5Si和

4、Ti-84Si兩種釬料。其中Ti-84Si在陶瓷表面的潤(rùn)濕性良好，潤(rùn)濕角為17°，Ti-13.5Si不能與陶瓷表面形成良好的結(jié)合。使用Ti-84Si對(duì)(Cf-SiCf)/SiBCN陶瓷釬焊連接，連接溫度在1380℃~1420℃，保溫時(shí)間在5min~20min，冷卻速度為15℃/min和40℃/min。焊縫中組織主要為共晶組織，在反應(yīng)層內(nèi)側(cè)生長(zhǎng)出規(guī)則形狀的Ti(C0.3，N0.7)和Ti(Bx，Cy)。在較高溫度和較長(zhǎng)保溫時(shí)間下，焊縫內(nèi)的