C-SiC復(fù)合材料與TiAl合金的原位反應(yīng)輔助釬焊機理研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、C/SiC復(fù)合材料和TiAl合金的密度低,具有良好的高溫力學(xué)性能和抗氧化性能,將兩者連接制成應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的耐高溫構(gòu)件,可減輕結(jié)構(gòu)重量,獲得滿意的高溫性能。但是,C/SiC復(fù)合材料和TiAl合金的可靠連接不僅要解決兩者熱膨脹系數(shù)差異導(dǎo)致的接頭殘余應(yīng)力,而且還要考慮TiAl合金的擴散溶解對接頭界面組織和性能的影響。針對以上兩點,本文在使用AgCu釬料分析兩種母材釬焊性的基礎(chǔ)上,提出了原位反應(yīng)輔助釬焊TiAl合金和C/SiC復(fù)合材料。通

2、過Ti-Ni-B高溫釬料的設(shè)計,實現(xiàn)了接頭熱膨脹系數(shù)的梯度過渡,研究了界面反應(yīng)機理,初步揭示了TiAl合金在液態(tài)釬料中的溶解現(xiàn)象和規(guī)律。
  C/SiC復(fù)合材料/AgCu/TiAl合金釬焊接頭界面組織和性能分析表明,TiAl合金的擴散溶解量是接頭界面組織的主要控制因素。TiAl合金溶解量增加,釬縫中Al-Cu-Ti化合物增多,Ag基固溶體所占比例減小;復(fù)合材料側(cè)TiC反應(yīng)層變厚。TiC反應(yīng)層過厚導(dǎo)致接頭殘余應(yīng)力增加,弱化接頭性能。

3、這些結(jié)論對原位反應(yīng)中間層的設(shè)計和優(yōu)化具有指導(dǎo)意義。
  確定了由Ti-Ni-B組成的中間層體系,采用細(xì)觀力學(xué)夾雜理論和試驗相結(jié)合的方法優(yōu)化中間層的成分為(Ti-66Ni)1-xBx(x=2.3~4.0wt.%)。采用粉末機械合金化和電弧熔煉兩種方法制備了B含量為3.2wt.%的釬料作為研究對象,兩種形式的釬料釬焊接頭的界面結(jié)構(gòu)相似,從TiAl到C/SiC側(cè)依次為β/β+τ3/β+τ3+TiB/τ3/TiC。但是,釬縫中TiB的形成

4、機理不同。釬焊過程中,電弧熔煉合金釬料中B源是以塊狀TiB2的形式參與反應(yīng)形成長條狀TiB相,試驗表明,TiB2向TiB的轉(zhuǎn)化是伴隨著TiAl合金的溶解逐步發(fā)生的。
  釬焊溫度為1180°C,保溫10min時,優(yōu)化的粉末釬料釬焊接頭的室溫抗剪強度和600°C高溫抗剪強度最大,平均值分別為99MPa和63MPa。室溫剪切后,接頭的斷裂主要發(fā)生在TiC反應(yīng)層以及復(fù)合材料基體,復(fù)合材料的破壞形式是C纖維被剪斷后沿SiC基體形成臺階狀斷

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