TiAl與C-C復(fù)合材料自蔓延反應(yīng)輔助釬焊工藝及機(jī)理研究.pdf

1、金屬與非金屬材料的連接是連接領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題，本文針對(duì)C/C復(fù)合材料（記作CC）與TiAl合金兩種高溫輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料的連接需求，系統(tǒng)研究了二者的自蔓延反應(yīng)輔助釬焊。采取試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合的方法，進(jìn)行了連接中間層的優(yōu)化。利用掃描電鏡及能譜分析、X射線衍射分析、強(qiáng)度測(cè)試和差熱分析等方法，研究了不同參數(shù)下接頭的界面微觀組織和力學(xué)性能。并對(duì)采用這種特殊連接方法時(shí)的界面結(jié)構(gòu)和組織演化進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，揭示了連接工藝參數(shù)對(duì)接頭性能及界面結(jié)構(gòu)的影響

2、規(guī)律。
　　基于體系的熱力學(xué)分析結(jié)果，計(jì)算了優(yōu)選的Ti-Al和Ti-Al-C中間層體系的絕熱溫度，并確定了保證自蔓延反應(yīng)的最低預(yù)熱溫度，同時(shí)對(duì) Ti-Al-C體系自蔓延反應(yīng)的表觀激活能進(jìn)行了計(jì)算。利用DSC等手段對(duì)中間層反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步分析，采用不同成分中間層粉末以及優(yōu)選的釬料在適宜參數(shù)下實(shí)現(xiàn)了 Ti-Al系合金的制備及其與C/C復(fù)合材料的自蔓延一次連接，分析了接頭的典型界面組織，確定了界面反應(yīng)相組成。
　　基于TiAl與

3、CC的一次連接結(jié)果，優(yōu)選出AgCuTi釬料以及BNi2釬料進(jìn)行了TiAl與CC的二次連接。采用AgCuTi釬料和Ti-Al中間層時(shí)，接頭界面典型結(jié)構(gòu)為CC/TiC/Ag(s.s)+Cu(s.s)/AlCu2Ti+Ti(Cu,Al)2/TiAl3+Ti3Al+TiAl+Ti/TiAl3+TiAl2/TiAl；采用BNi2釬料和Ti-Al-C中間層時(shí)，接頭界面典型結(jié)構(gòu)為CC/Cr7C3/殘余BNi2/NiAl+Ni2Al3/TiAl3+Ti

4、Al+Ti3Al+Ti+TiC/TiAl3+TiAl2/TiAl。
　　加熱溫度對(duì)TiAl/CC接頭的組織與力學(xué)性能影響較大，隨著加熱溫度的升高，中間層放熱量增大，釬料與CC側(cè)界面反應(yīng)層變明顯，接頭強(qiáng)度逐漸升高。在750℃/20min/20MPa條件下，采用AgCuTi釬料和Ti-Al-C中間層獲得接頭最高強(qiáng)度為11MPa，接近常規(guī)釬焊強(qiáng)度，接頭斷裂于TiC層；在800℃/20min/20MPa條件下采用BNi2釬料和Ti-Al-