[發(fā)明專利]一種基于高溫應用的間隙碳化物或氮化物陶瓷的低溫活性擴散連接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310227145.0
• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103274715A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設計）人: 林鐵松;何鵬;潘瑞;邱硯龍
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: C04B37/00
• 分類號: C04B37/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

1.一種基于高溫應用的間隙碳化物或氮化物陶瓷的低溫活性擴散連接方法，其特征在于基于高溫應用的間隙碳化物或氮化物陶瓷的低溫活性擴散連接方法是按以下步驟進行：

一、表面清理：首先采用500#～1500#中的兩種或其中兩種以上型號的金剛石磨盤對兩個待連接的陶瓷母材進行逐級打磨，再用1500#～2000#中的兩種或其中兩種以上型號的水磨砂紙逐級精磨，最后對精磨后的兩個待連接的陶瓷母材進行拋光后，置于丙酮中，經(jīng)頻率為88Hz的超聲波清洗15min～30min，然后置于無水乙醇中，經(jīng)頻率為88Hz的超聲波清洗10min～15min，最后置于干燥箱內(nèi)，于100℃溫度下干燥10h，即得到兩個表面清理后的陶瓷母材；其中所述的陶瓷母材為MCx單相陶瓷、MNx單相陶瓷、MN_x/MN_x復相陶瓷、MC_x/MC_x復相陶瓷或MN_x/MC_x復相陶瓷；

二、預置活性金屬層：采用磁控濺射技術(shù)或者電子蒸鍍的方式在步驟一得到的兩個表面清理后的陶瓷母材表面預置厚度為1μm～5μm的活性金屬層，得到兩個帶活性金屬層的陶瓷母材，然后依次用丙酮和無水乙醇對得到的兩個帶活性金屬層的陶瓷母材清洗鍍層表面5min～10min，吹干后得到兩個待連接試樣；其中所述的厚度為1μm～5μm的活性金屬層中的活性金屬為Ti、Zr、Nb、V或Ta；

三、真空擴散連接：將步驟二得到的兩個待連接試樣的帶活性金屬層的待連接界面疊加起來，置于真空擴散爐中，在連接壓力為15MPa～25MPa、真空度為0.8×10^-3Pa～1.3×10^-4Pa和升溫速率為5min/℃～10min/℃的條件下從室溫加熱至900℃～1500℃，并在連接壓力為15MPa～25MPa、真空度為0.8×10^-3Pa～1.3×10^-4Pa和溫度為900℃～1500℃的條件下保溫30min～180min，然后以降溫速率為2min/℃～5min/℃冷卻至100℃，最后隨爐冷卻至室溫，即完成基于高溫應用的間隙碳化物或氮化物陶瓷的低溫活性擴散連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高溫應用的間隙碳化物或氮化物陶瓷的低溫活性擴散連接方法，其特征在于步驟一中所述的MCx單相陶瓷中的M為Ti、Zr、Hf、V、Nb或Ta，x為：0.55≤x≤0.95；步驟一中所述的MNx單相陶瓷中的M為Ti、Zr、Hf、V、Nb或Ta，x為：0.55≤x≤0.95；步驟一中所述的MN_x/MN_x復相陶瓷中的M為Ti、Zr、Hf、V、Nb或Ta，x為：0.55≤x≤0.95；步驟一中所述的MC_x/MC_x復相陶瓷中的M為Ti、Zr、Hf、V、Nb或Ta，x為：0.55≤x≤0.95；步驟一中所述的MN_x/MC_x復相陶瓷中，MN_x中的M為Ti、Zr、Hf、V、Nb或Ta，x為：0.55≤x≤0.95，MC_x中的M為Ti、Zr、Hf、V、Nb或Ta，x為：0.55≤x≤0.95。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高溫應用的間隙碳化物或氮化物陶瓷的低溫活性擴散連接方法，其特征在于步驟一中所述的水磨砂紙為碳化硅水磨砂紙或氧化鋁水磨砂紙。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高溫應用的間隙碳化物或氮化物陶瓷的低溫活性擴散連接方法，其特征在于步驟二中所述的磁控濺射技術(shù)具體操作過程如下：將步驟一得到的兩個表面清理后的陶瓷母材放進磁控濺射設備真空爐中，對準濺射源后開始抽真空，當真空度達到5.6E^-6mbar時，采用離子束轟擊依次對兩個表面清理后的陶瓷母材和設備濺射靶進行清洗，隨后，在等離子體的條件下，開始濺射，濺射速率為2nm/65s，即得到帶活性金屬層的陶瓷母材。