C-SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金的釬焊工藝及機(jī)理研究.pdf

1、C/SiC復(fù)合材料作為一種新型材料在航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，其具有密度低、高溫性能強(qiáng)、高強(qiáng)度等突出優(yōu)點(diǎn)。鈦合金具有高強(qiáng)、高韌和耐高溫等優(yōu)良特性。將二者連接可以獲得重量較輕、高溫性能較好的火箭發(fā)動機(jī)的噴管結(jié)構(gòu)，發(fā)動機(jī)的工作效率得到有效提高。但二者物理和化學(xué)相容性較差，為解決連接接頭力學(xué)性能差問題，本文對C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金進(jìn)行釬焊連接，通過設(shè)計優(yōu)化SiC多孔陶瓷和置氫TC4中間層體系實(shí)現(xiàn)了釬焊接頭力學(xué)性能的提高。對試驗(yàn)結(jié)

2、果進(jìn)行分析，并配合理論計算，分析了典型界面結(jié)構(gòu)、工藝參數(shù)對力學(xué)性能和界面結(jié)構(gòu)影響規(guī)律、揭示界面產(chǎn)物形成的熱力學(xué)因素，解明接頭的斷裂機(jī)制，確定了界面演化規(guī)律，并對中間層對釬焊接頭的增強(qiáng)機(jī)理進(jìn)行探討。
　　采用AgCu/SiC多孔陶瓷/AgCuTi復(fù)合中間層，從結(jié)構(gòu)上調(diào)節(jié)接頭線脹系數(shù)。接頭典型界面結(jié)構(gòu)為TC4鈦合金/α-Ti+β-Ti/TixCuy化合物/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/Ti5Si3+TiC/SiC

3、多孔陶瓷/TiC+Ti5Si3/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/Ti5Si3+TiC/C/SiC復(fù)合材料。隨著工藝參數(shù)的提高，接頭抗剪強(qiáng)度先增大后減小，當(dāng)T=860℃/t=10 min時，接頭抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大值89MPa。在不同工藝參數(shù)下，接頭斷裂位置不變，均發(fā)生在C/SiC復(fù)合材料側(cè)。
　　采用AgCu/置氫TC4鈦合金/AgCu復(fù)合中間層，從組織方面調(diào)節(jié)界面組織分布。接頭典型界面結(jié)構(gòu)為TC4鈦合金/α-Ti

4、+β-Ti/TixCuy化合/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/α-Ti+β-Ti/0.3wt％置氫TC4/α-Ti+β-Ti/TixCuy化合物/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/Ti5Si3+TiC/C/SiC復(fù)合材料。在保溫時間10min，釬焊溫度T=860℃、880℃、900℃時，接頭抗剪強(qiáng)度分別高達(dá)110MPa、91MPa和63MPa，約為采用AgCu釬料未添加中間層釬焊的2倍。
　　

5、采用AgCu/SiC多孔陶瓷/AgCu/置氫TC4鈦合金/AgCu復(fù)合中間層，所得接頭典型結(jié)構(gòu)為 TC4鈦合金/α-Ti+β-Ti/TixCuy化合物/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/Ti5Si3+TiC/SiC多孔陶瓷/TiC+Ti5Si3/TixCuy化合物/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/α-Ti+β-Ti/置氫TC4/α-Ti+β-Ti/TixCuy化合物/Cu(s.s)+Ag(s.s)/