[發(fā)明專利]一種炭炭復(fù)合材料的連接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310111621.2
• 申請日: 2013-04-02
• 公開（公告）號: CN103193499A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬冠軍;劉桂武;周重見;沈湘黔
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: C04B37/02
• 分類號: C04B37/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種炭/炭復(fù)合材料的連接方法，特別涉及一種炭/炭復(fù)合材料與金屬部件之間的熱壓連接方法。

背景技術(shù)???關(guān)于炭/炭復(fù)合材料，主要是基于低成本、抗氧化、以及性能和結(jié)構(gòu)的多樣化方面的考慮。目前對于炭/炭復(fù)合材料的連接方法主要有機(jī)械固定、粘結(jié)、釬焊和擴(kuò)散焊。關(guān)于炭/炭復(fù)合材料的機(jī)械固定主要采用難熔金屬或者炭制螺絲進(jìn)行緊固。關(guān)于炭/炭復(fù)合材料的粘結(jié)劑粘結(jié)也是一種簡易連接炭/炭復(fù)合材料的方法，然而，由于大部分粘結(jié)劑不能應(yīng)用于高溫環(huán)境下，故不能粘結(jié)劑方法制備的炭/炭復(fù)合材料使用溫度和強(qiáng)度仍受很大限制。

關(guān)于炭/炭復(fù)合材料的釬焊或擴(kuò)散焊，目前主要采用的中間層材料包括Ti-Zr-Ni-Cu、Al-Ti、Ti-Cu-Be、Ag-Cu-(Sn)-Ti、Cu-P、Cu-Ni-Ti、Cu-Ni+TiB₂、YAST（Y₂O₃?-?Al₂O₃?-?SiO₂?-?TiO₂）玻璃，?Ni-Ti、TiC-Si、Cu-Si、Ni-Si和Ti-Ni-Si等。值得指出的是，其中所采用的含Si合金，要么只采用二元合金作為中間層，如Cu–Si（Shen?Yuanxun,?et?al,?Joining?C/C?composite?to?copper?using?active?Cu–3.5Si?braze,?Journal?of?Nuclear?Materials,?2012，421：28–31，且只為Cu–3.5Si）和Ni-Si（郭領(lǐng)軍等，C/C?復(fù)合材料與鎳基高溫合金連接接頭的力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)，稀有金屬材料與工程，2011，40（1）：111-114）；要么只采用單一的三元混合粉末，如Ti–Ni–Si（Wang?jie,?et?al,?The?study?on?joining?carbon/carbon?composites?using?Ti–Ni–Si?compound,?Materials?Science?and?Engineering?A,?2012,?547:?12-18），且其配比為Ti?:?N?i:?Si?=?1?:?1?:?4（原子百分比）。它們與本申請的根本區(qū)別在于，未設(shè)置有助于緩沖接頭殘余熱應(yīng)力的中間金屬箔層（Mo或Ti），且中間層材料的元素及其含量組成也存在千差萬別，如本申請不含Ni，而含延展性優(yōu)良的Ag、Cu或Pd，這樣更有利于接頭殘余熱應(yīng)力的緩釋。

另外，中國專利ZL?200910219183.5?“一種SiC陶瓷與SiC陶瓷之間的高溫液相連接方法”和ZL?200910219188.8?“一種SiC陶瓷與高溫合金的連接方法”只采用Ni-Si粉末和Mo（即Ni-Si-Mo體系），但其只針對SiC陶瓷，同樣其中間層材料的元素及其含量組成與本申請也顯著不同，如本申請為Ag(Cu、Pd)-Si-Mo(Ti)體系，且含Si量范圍也明顯不同。

發(fā)明內(nèi)容

???????本發(fā)明基于炭/炭復(fù)合材料與金屬之間連接結(jié)構(gòu)的可靠性、制造成本及高溫應(yīng)用等方面的考慮，提供了一種炭/炭復(fù)合材料與金屬的連接方法。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：

一種炭/炭復(fù)合材料與金屬的連接方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)??X-Si合金膏劑的制備：將高能球磨機(jī)械合金化合成的X-Si合金粉經(jīng)進(jìn)一步研磨至中位徑1~2μm后，依次加入草酸乙二酯和膠棉溶液，攪拌均勻，制成X-Si合金膏劑；?

(2)?待連接部件的處理：將炭/炭復(fù)合材料和金屬部件的待連接表面依次經(jīng)過磨平、清洗和干燥處理，再將調(diào)好的X-Si合金膏劑涂敷在處理好的待連接部件的連接表面上，形成X-Si合金涂層，晾干；

(3)??中間層金屬片的前處理：將厚為50~200ìm的中間層金屬裁剪加工為與待連接部件連接表面大小相同的金屬片，并清洗和干燥；

?(4)?裝配及連接：在處理好的待連接部件的連接表面中間設(shè)置一中間層金屬片，并在壓力裝配和真空或惰性氣氛保護(hù)條件下，采用不同得加熱速率加熱至連接溫度時(shí)，并保溫一定時(shí)間，最后緩慢冷卻至室溫，取出。

一種炭/炭復(fù)合材料與金屬的連接方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)??X-Si合金箔片的制備：將純金屬X和Si顆粒置于真空爐中熔煉并澆注成扁錠，隨后軋制成100~200ìm厚的箔片，再經(jīng)過裁剪、清洗和干燥處理；