復(fù)合釬料釬焊SiC與Nb的工藝和機(jī)理研究.pdf

1、針對(duì)SiC陶瓷釬焊過程中母材與金屬基釬料顯著的物理性質(zhì)差異會(huì)引發(fā)較大的殘余應(yīng)力問題，本文從調(diào)節(jié)釬縫熱膨脹系數(shù)的角度出發(fā)，配制了可實(shí)現(xiàn)原位合成TiB晶須與TiC顆粒的AgCuTi/B4C復(fù)合釬料，并將其應(yīng)用到SiC/SiC與SiC/Nb的連接體系中，提升了相應(yīng)的釬焊接頭的可靠性。通過試驗(yàn)結(jié)果與理論分析得到了復(fù)合釬料釬焊SiC陶瓷接頭的強(qiáng)化機(jī)制與形成機(jī)理。
　　在SiC/SiC體系中，分別利用含B4C質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0％，1%，1.5%，2

2、%四種成分的AgCuTi復(fù)合釬料對(duì)SiC/SiC實(shí)現(xiàn)釬焊連接。研究了工藝參數(shù)對(duì)SiC/SiC接頭組織與力學(xué)性能的影響，分析了接頭的斷裂位置與裂紋擴(kuò)展路徑，建立了工藝、接頭組織與力學(xué)性能的聯(lián)系。一定范圍內(nèi)提升釬焊溫度、延長保溫時(shí)間均有利于釬縫原位合成TiB與TiC反應(yīng)的充分進(jìn)行，從而緩解接頭物理性質(zhì)的錯(cuò)配，緩解殘余應(yīng)力，提升接頭強(qiáng)度。此時(shí)對(duì)應(yīng)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(cè)的陶瓷母材上。而參數(shù)過高會(huì)導(dǎo)

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

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