放電等離子技術(shù)連接SiC陶瓷.pdf

1、SiC陶瓷材料具有硬度大、導熱好、耐高溫、耐腐蝕、抗氧化性強以及高溫強度高等特點。但碳化硅固有的低延展性和高脆性,使其難以切削加工,實際使用中,經(jīng)常需要把小型、形狀簡單的碳化硅接合成一個大型、形狀復(fù)雜的器件。因此,SiC陶瓷優(yōu)良性能的充分利用必須以可靠的連接技術(shù)作為前提。目前,以無機非金屬材料作為中間層進行連接具有很大的發(fā)展前景。
　　Ti3SiC2將金屬和陶瓷的優(yōu)良性能集于一身。像金屬一樣,具有良好的導熱、導電性,并且它們在常溫

2、下具有延展性,高溫下具有塑性;同時又像陶瓷一樣,具有高熔點、抗氧化、耐腐蝕和優(yōu)良的抗熱震性等性能。因此,用 Ti3SiC2作中間層連接SiC陶瓷,不僅可以滿足SiC陶瓷的高溫應(yīng)用,更重要的是有望通過其塑性變形緩解連接過程中產(chǎn)生的殘余熱應(yīng)力從而進一步提高連接件的高溫強度。
　　本文采用放電等離子燒結(jié)法制備 Ti3SiC2陶瓷,研究了加入適量的Si粉和Al粉以及不同燒結(jié)溫度對制備 Ti3SiC2材料純度的影響。通過研究發(fā)現(xiàn),在3Ti/

3、Si/2C原料配比中多加入0.2mol的Si粉,可以彌補制備過程中Si的損失,進而提高制備樣品中Ti3SiC2的含量。同樣,燒結(jié)助劑Al粉的加入對Ti3SiC2的純度提高有較大幫助,且Al粉加入量以0.2mol為宜。最后以3Ti/1.2Si/2C/0.2Al為原料,在1300℃制得了高純度 Ti3SiC2材料,其質(zhì)量分數(shù)為99％,且 Ti3SiC2晶粒生長充分且均勻,平均粒徑約為15~20μm。
　　采用不同的中間層通過放電等離子

4、技術(shù)連接SiC陶瓷,研究不同連接溫度對連接件強度的影響,并對連接件在常溫和高溫條件下進行三點彎曲測試。常溫測試結(jié)果表明,以3Ti+1.2Si+2C+0.2Al為中間層在1600℃下連接所得試樣在常溫下有最高的彎曲強度,為133.3MPa。從高溫測試結(jié)果可以看出,以Ti3SiC2連接所得試樣高溫強度較差,而以3Ti+1.2Si+2C+0.2Al和TiC+Si連接所得試樣高溫強度較好,在1200℃下強度分別為118.9MPa和84.6MPa