ZrB2-SiC陶瓷擴(kuò)散連接接頭的原位強(qiáng)化及性能研究.pdf

1、獲得高質(zhì)量陶瓷連接接頭的關(guān)鍵在于如何減緩在連接過程中由于陶瓷與填充金屬因物理性質(zhì)不同而產(chǎn)生的殘余熱應(yīng)力，提高連接強(qiáng)度。本課題利用ZrB2-SiC基超高溫陶瓷自身的特點，并借助電化學(xué)輔助的方法，提出一種原位自生TiB晶須實現(xiàn)接頭增強(qiáng)的方法，即分別利用ZrB2自身含有的硼源以及中間層引入B源的方法在界面與接頭中原位自生TiB晶須，通過調(diào)控TiB晶須的分布調(diào)節(jié)接頭中應(yīng)力的分布。本文對TiB晶須增強(qiáng)接頭進(jìn)行了表征，并利用有限元模擬和力學(xué)性能測試

2、對接頭性能進(jìn)行了評估。
　　當(dāng)采用ZrB2-SiC陶瓷自身作硼源時，在連接界面處生成了垂直于界面分布的TiBv晶須反應(yīng)層，且厚度隨溫度的升高而增加，達(dá)到臨界值后進(jìn)一步升高溫度 TiBv晶須出現(xiàn)溶解，生成(Ti,Zr)B2相，適當(dāng)調(diào)節(jié)連接溫度與 Ti箔厚度，可生成全TiBv晶須的接頭。
　　配制了酸性電泳液，實現(xiàn)了Ti箔表面電泳沉積B粉。當(dāng)采用多層含硼Ti箔作中間層時，界面的TiBv晶須反應(yīng)層厚度增加，且在接頭中生成了層狀分布

3、TiB晶須反應(yīng)層，長徑比較小，少量長徑比較大的TiB晶須穿過層狀反應(yīng)層。一定硼含量下反應(yīng)層出現(xiàn)孔洞，隨溫度升高孔洞消失，且接頭中的硼元素有隨延長保溫時間向界面兩側(cè)擴(kuò)散的趨勢，接頭中層狀反應(yīng)層厚度減小。硼含量較少時TiB晶須彌散分布于接頭中。
　　當(dāng)采用多層含硼Ti箔作中間層連接ZrB2-SiC陶瓷與金屬Nb時，溫度較低時界面組織均 ZS/TiB+(Ti,Zr)2Si+(Ti,Nb)SS/TiB+Nb，當(dāng)溫度升高到1300℃時，接頭

4、的界面組織較復(fù)雜為 ZS+(Ti,Nb)SS/TiB/β(Ti,Zr,Si)SS+(Ti,Nb)SS/NbB+(Ti,Nb)SS/TiB+Nb(Ti,Nb)B2/NbB+Nb。接頭中 TiB晶須彌散分布，含量較少時主要沿Ti的晶界分布，一定程度上隨引入B含量的增加而增加，但B含量過多時在接頭中出現(xiàn)孔洞導(dǎo)致接頭強(qiáng)度下降。
　　通過有限元模擬發(fā)現(xiàn)，TiB晶須的生成對接頭與界面的應(yīng)力影響不顯著。同時晶須由于提高了界面與接頭的強(qiáng)度，在且接