[發(fā)明專(zhuān)利]釬焊C/C及C/SiC復(fù)合材料的高溫釬料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310194838.4
• 申請(qǐng)日: 2013-05-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103240544A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張麗霞;田成龍;雷敏;徐李剛;田曉羽;馮吉才
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23K35/30
• 分類(lèi)號(hào): B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 金永煥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高溫釬焊材料及其制備方法。

背景技術(shù)

C/C及C/SiC復(fù)合材料具有低密度、高強(qiáng)度、低燒蝕率、高抗熱震性、低熱膨脹系數(shù)，以及在2000℃以內(nèi)強(qiáng)度和模量隨溫度升高而增加等性能，因此成為航天航空領(lǐng)域重要的高溫結(jié)構(gòu)材料。然而C/C及C/SiC復(fù)合材料機(jī)械加工困難，不易加工成復(fù)雜形狀，限制其在實(shí)際工程中的廣泛應(yīng)用。因此，實(shí)現(xiàn)它們自身或與其他材料的連接具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

C/C及C/SiC復(fù)合材料熔點(diǎn)較高，不能形成液相，普通的熔化焊，如TIG、MIG、激光焊、電子束焊等方法很難適應(yīng)C/C及C/SiC復(fù)合材料的連接；擴(kuò)散連接技術(shù)雖然可以連接C/C及C/SiC復(fù)合材料，但其連接溫度較高，所獲的接頭強(qiáng)度分散性較大；釬焊技術(shù)是一種操作相對(duì)簡(jiǎn)便的連接技術(shù)，用其代替螺紋連接、鉚接等可以明顯地減輕構(gòu)件質(zhì)量，可以連接不同種類(lèi)的材料，可在高溫(或超低溫)、高壓和腐蝕介質(zhì)(如硝酸)等十分復(fù)雜而苛刻的條件下工作。

現(xiàn)已報(bào)道的用于C/C及C/SiC復(fù)合材料直接釬焊的釬料有AgCuTi釬料，鈀基釬料。由于AgCuTi釬料熔點(diǎn)低，釬焊接頭無(wú)法滿足450℃以上的高溫使用性能。鈀基釬料價(jià)格昂貴，限制了其在市場(chǎng)中的使用前景。名稱(chēng)為“一種鎳基高溫釬料及其制備方法(中國(guó)專(zhuān)利號(hào)：ZL201010218332.9，申請(qǐng)日：2010.7.6)”的專(zhuān)利提出了一種可用來(lái)焊接C/C及C/SiC的高溫釬料，但該釬料制備工藝復(fù)雜、不易操作，無(wú)法保證釬料成分的均勻性，影響接頭性能。名稱(chēng)為高溫釬料“(中國(guó)專(zhuān)利號(hào)：ZL200910304354.4，申請(qǐng)日：2009.7.15)”的專(zhuān)利提出了一種可用于C/SiC復(fù)合材料連接的高溫釬料，但由于該釬料中應(yīng)用的主要成分Ti和Ni的熔點(diǎn)均不超過(guò)1670℃，因此接頭高溫強(qiáng)度的保留率不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有焊接C/C或C/SiC的高溫釬料存在接頭高溫強(qiáng)度的保留率不高，接頭性能差的問(wèn)題，而提供釬焊C/C及C/SiC復(fù)合材料的高溫釬料及其制備方法。

釬焊C/C及C/SiC復(fù)合材料的高溫釬料，按重量分?jǐn)?shù)是由25～35份的Ni、65～75份的Zr或ZrH₂制成。

制備釬焊C/C及C/SiC復(fù)合材料的高溫釬料的方法按以下步驟進(jìn)行：

一、稱(chēng)量：按重量分?jǐn)?shù)稱(chēng)取25～35份的Ni、65～75份的Zr或ZrH₂；

二、熔煉：將步驟一稱(chēng)量的各組分放入石墨坩堝中，在溫度為1300℃～1800℃、真空度為1×10^-3的條件下，熔煉20～120min，再經(jīng)鑄造，得到合金錠；

三、制箔：將步驟二得到的合金錠線切割制得厚度為0.1～0.5mm的箔片，然后將箔片的正反兩面進(jìn)行機(jī)械磨光，磨光至箔片表面粗糙度為10～20μm，即完成釬焊C/C及C/SiC復(fù)合材料的高溫釬料的制備；其中步驟一所述的Zr、ZrH₂和Ni為金屬粉末或箔片。

制備釬焊C/C及C/SiC復(fù)合材料的高溫釬料的方法按以下步驟進(jìn)行：

一、稱(chēng)量：按重量分?jǐn)?shù)稱(chēng)取25～35份的Ni、65～75份的Zr或ZrH₂；

二、將步驟一稱(chēng)量的各組分，按球料質(zhì)量比為12～16∶1的比例放入石墨坩堝中，在氬氣保護(hù)下，轉(zhuǎn)速為250～350r/min的條件下，室溫球磨3～4h，即得到混合粉末；

三、將步驟二得到的混合粉末采用壓片機(jī)加壓6×10⁸N/m²，得到厚度為0.01～2mm的箔片，將箔片用丙酮在頻率為20KHz的超聲中清洗15min，室溫下干燥2h，即完成釬焊C/C及C/SiC復(fù)合材料的高溫釬料的制備；其中步驟一所述的Zr、ZrH₂和Ni為金屬粉末或箔片。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：