7CfSiC复合材料与TC4钛合金的接头组织结构.pdf

◇第十六届全国钎焊及特种连接技术交流会论文集◇ 材料与TC4钛合金的接头组织结构 王志平，黄继华，熊进辉，张华，赵兴科 (北京科技大学 材料科学与工程学院，北京100083) 采用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪对接头组织结构进行分析。研究结果表明：在Ag-6AI加入Ti可以提高钎料对复合材料 的润湿性并抑制钎料中AI的氧化，加入短c纤维可以降低接头热应力。在不同工艺条件下．真空钎焊得到了完整的复合接 头，反应生成的钛铝金属问化合物在接头中细小均匀分布，在短c纤维周围原位合成了Ti0。当在Ag一6AI中加入一定质量 分数为的丁j和c，在91o℃保温10rain的最佳工艺条件下得到的最高剪切强度达到90．8MPa。 关键髑：0f／Si0陶瓷基复合材料。钛合金，反应复合钎焊；Ag—AI—Ti—c填充材料 中图法分类号：TB332 文献标识码：^ 碳纤维增强SiC陶瓷基复合材料(G／SiC)具有墨C使连接层中原位合成TiC，从而构成复合钎料 优异的高温强度、良好的耐腐蚀、抗氧化、抗热震 钎焊再结晶SiC陶瓷、Cf／SiC陶瓷基复合材料和钛 及耐磨性能，是应用在高温场合的一种重要材料， 合金。钎焊形成的接头具有介于陶瓷和金属之间的 是目前研究最多的作为航空航天发动机使用的陶瓷 热膨胀系数，可以有效地降低接头的残余热应力， 基复合材料。随着现代航天科技等领域的发展，极 提高接头的室温和高温强度。Ag—Cu—Ti钎料是一 为迫切的需要将轻质耐高温的碳纤维增韧碳化硅陶 种润湿性比较好的钎料，但钎焊的连接层中会形成 大块的金属间化合物，不利用接头的性能。 瓷基复合材料与金属连接起来。研究Cf／SiC陶瓷 基复合材料与金属材料特别是钛合金的连接尤其具 为了获得塑性比较好而且没有大块金属间化合 有重要的意义。 物形成的连接接头，本文研究采用(Ag一6A1)+Ti／ 目前，Cf／SiC陶瓷基复合材料与金属的连接研C复合钎料连接了Cf／SiC陶瓷基复合材料与钛合 究已成为前沿热点，但是能够很好地将两者连接并 金，利用XRD、EDS、SEM等分析手段，对接头 具有一定的强度的报道比较少。Cf／SiC陶瓷基复合组织结构进行分析研究。并初步测试了接头的剪切 材料与钛合金的连接主要问题在于两者冶金相容性 强度。 差，无法进行直接熔化焊接，而且Cf／SiC复合材 料与钛合金冶金之间膨胀系数差异较大，接头往往 1、试验材料及方法 形成较大热应力，容易开裂。扩散焊、钎焊等是连 接陶瓷与金属比较常用的方法，钎焊对母材的表面 维碳纤维强化”)陶瓷基复合材料与TC4钛合金。Cf／ 状况要求较低，可在无压力或小压力的条件下完成 siC陶瓷基复合材料密度为2．0～2．19／cm3，孔隙率 连接，更适合干CCSiC陶瓷基复合材料的连接。国 外学者有用已经开发出来的钎料连接陶瓷与金属， X R．Asthana等用CusilABA和TiCuSil钎料实现 了Cf／SiC与多种金属和陶瓷的连接I¨，并对接头组 分数，w％)，试样切割成①15mm×3mm的圆柱 织和性能进行了综合研究。国内有比较前沿研究表 体。将复合材料、钛合金试样的待连接面分别用粒 明【20】，在Ag-Cu—Ti钎料中引入一种低膨胀系数度为240和60的SiC砂纸研磨，用丙酮清洗干净后， 的增强相如SiC、TiC、W、碳纤维或加入Ti和石放入温度约为50C的干燥箱中烘干备用。复合钎料 222 ◇第P六目垒国钎埠Ⅱ特种连接技术交涟舍论文集0 原料为；Ag粉粒度250目、AI扮粒度一200目、Ti 6A1)+Ti+c钎科连 是连接层。图l(C)采片{(Ag 粉粒鹰400目、碳纤维牲度一150目，纯度为97％。接的连接层与钛台金界面，其中上层是连接层，下 粉末均按质量分数称取，先配制成Ag一6AI的粉，再 在此基础上舔加0—10