復合釬料釬焊SiC與Nb的工藝和機理研究.pdf

1、針對SiC陶瓷釬焊過程中母材與金屬基釬料顯著的物理性質差異會引發(fā)較大的殘余應力問題，本文從調節(jié)釬縫熱膨脹系數(shù)的角度出發(fā)，配制了可實現(xiàn)原位合成TiB晶須與TiC顆粒的AgCuTi/B4C復合釬料，并將其應用到SiC/SiC與SiC/Nb的連接體系中，提升了相應的釬焊接頭的可靠性。通過試驗結果與理論分析得到了復合釬料釬焊SiC陶瓷接頭的強化機制與形成機理。
　　在SiC/SiC體系中，分別利用含B4C質量分數(shù)為0％，1%，1.5%，2

2、%四種成分的AgCuTi復合釬料對SiC/SiC實現(xiàn)釬焊連接。研究了工藝參數(shù)對SiC/SiC接頭組織與力學性能的影響，分析了接頭的斷裂位置與裂紋擴展路徑，建立了工藝、接頭組織與力學性能的聯(lián)系。一定范圍內(nèi)提升釬焊溫度、延長保溫時間均有利于釬縫原位合成TiB與TiC反應的充分進行，從而緩解接頭物理性質的錯配，緩解殘余應力，提升接頭強度。此時對應的SiC/SiC彎曲試件斷裂路徑與釬縫呈45°夾角，斷裂主要發(fā)生在兩側的陶瓷母材上。而參數(shù)過高會導

3、致界面反應過于劇烈，從而惡化接頭性能，此時接頭主要斷裂在反應層上。在相同釬焊條件下，含1.5wt.%B4C成分的復合釬料對應接頭性能最佳，優(yōu)化工藝參數(shù)為950℃，保溫10min時，接頭平均強度達到140MPa，比純AgCuTi釬料能達到的最高接頭強度高出52%。
　　利用復合釬料對SiC/Nb母材體系實現(xiàn)了可靠的釬焊連接。由釬焊工藝對接頭組織與性能影響的研究可知，Nb側界面為固溶體組織，故塑韌性較好。接頭質量主要由SiC側界面反應

4、與釬縫中心區(qū)反應共同決定。當SiC側形成良好冶金結合，同時釬縫中原位合成大量彌散的TiB與TiC時，接頭剪切強度最高可達98MPa，對應的工藝參數(shù)為890℃，保溫10min。
　　利用純AgCuTi釬料與不同成分的復合釬料釬焊SiC/Nb，相同工藝參數(shù)下最佳成分復合釬料對應接頭強度比純金屬釬料對應強度提高了近60%。純金屬釬料與含1wt.%B4C復合釬料對應釬縫熱膨脹系數(shù)較大，試件在高水平殘余應力作用下以圓弧形路徑完全斷裂于陶瓷母