[發(fā)明專利]一種Co-Ti-Nb系高溫釬料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310325159.6
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN103341700A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張杰;章強(qiáng);劉春鳳;賀艷明;巫向陽
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23K35/30
• 分類號: B23K35/30;B23K35/40
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 牟永林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種釬焊材料。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)陶瓷作為一種新型結(jié)構(gòu)材料，以其耐高溫、高強(qiáng)度、超硬度、耐磨損、抗腐蝕以及低熱導(dǎo)等獨(dú)特的優(yōu)異性能，在國防、能源、航空航天、機(jī)械、石化、冶金、電子等行業(yè)，日益顯示出廣闊的應(yīng)用前景，引起各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的重視，競相投入大量的人力、物力予以研究。

由于陶瓷材料的加工性能差，延性和韌度低耐熱沖擊能力弱以及制造尺寸大而形狀復(fù)雜的零件較為困難等缺點(diǎn)，通常需要與金屬材料組成復(fù)合結(jié)構(gòu)來應(yīng)用或者通過陶瓷自身的連接來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜構(gòu)件的制造。因此解決陶瓷/陶瓷、陶瓷/金屬的連接問題是將高溫結(jié)構(gòu)陶瓷推向應(yīng)用必須解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。

釬焊和擴(kuò)散焊是現(xiàn)有關(guān)于陶瓷/陶瓷以及陶瓷/金屬的主要連接方法，而目前研究結(jié)果表明，陶瓷/陶瓷、陶瓷/金屬連接接頭的強(qiáng)度及耐熱溫度跟實(shí)用要求相比仍有較大差距。在釬焊研究領(lǐng)域，陶瓷的連接中更多地是使用傳統(tǒng)的Ag-Cu-Ti、Cu-Ti活性釬料等。雖然得到的某些釬焊接頭強(qiáng)度較高，但接頭的高溫性能差，使用溫度低，從而制約了結(jié)構(gòu)陶瓷高溫性能的發(fā)揮。所以，高溫釬料的研究開發(fā)成為一種必然的趨勢。

目前，國內(nèi)外對高溫釬料的研究正在逐步開展，比較常見的有Ni-Cr-Si系、Au-Ni-V系、Pd-Co、Ni-Ti和Co-Ti等活性釬料。Au-Ni-V釬料在連接Si₃N₄和Si₃N₄時(shí)，室溫四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為393MPa，而700℃時(shí)強(qiáng)度不到室溫的40%；Ni-Cr-Si釬料在連接Si₃N₄和Si₃N₄時(shí)，700℃高溫四點(diǎn)彎曲強(qiáng)度為200MPa，室溫不到120MPa，相對母材強(qiáng)度較低；當(dāng)釬料為Pd-Co，連接母材為ZrB₂—SiC陶瓷時(shí)，其接頭室溫抗剪強(qiáng)度為80MPa。造成這些釬料釬焊的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷接頭室溫或高溫環(huán)境下強(qiáng)度較低的主要原因是釬焊溫度高，接頭容易生成脆性化合物，而Ni-Ti和Co-Ti系釬料中活性元素Ti易與Ni或Co形成穩(wěn)定化合物，從而降低了Ti的活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決傳統(tǒng)釬料釬焊的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷接頭高溫環(huán)境下強(qiáng)度較低的問題，提供了一種Co-Ti-Nb系高溫釬料。

本發(fā)明一種Co-Ti-Nb系高溫釬料按照質(zhì)量份數(shù)是由8.5～45份鈮、33～50份鈷和22～41.5份的鈦制成。

本發(fā)明是以Co-50Ti（at%）為基礎(chǔ)，加入能和活性元素Ti無限固熔的Nb元素?；钚栽豊b的加入，一方面提高了Ti元素的活性，另一方面則降低了釬料的熔點(diǎn)，提高了釬料釬焊的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷接頭高溫環(huán)境下強(qiáng)度。

附圖說明

圖1為試驗(yàn)1制備的Co-Ti-Nb系高溫釬料的組織顯微照片；

圖2為試驗(yàn)2制備的Co-Ti-Nb系高溫釬料的組織顯微照片；

圖3為試驗(yàn)3制備的Co-Ti-Nb系高溫釬料的組織顯微照片；

圖4為試驗(yàn)4制備的Co-Ti-Nb系高溫釬料的組織顯微照片；

圖5為試驗(yàn)1～試驗(yàn)4制備的Co-Ti-Nb系高溫釬料的TG-DTA測試圖，其中a為試驗(yàn)1制備的Co-Ti-Nb系高溫釬料的TG-DTA測試曲線，b為試驗(yàn)2制備的Co-Ti-Nb系高溫釬料的TG-DTA測試曲線，c為試驗(yàn)3制備的Co-Ti-Nb系高溫釬料的TG-DTA測試曲線，d為試驗(yàn)4制備的Co-Ti-Nb系高溫釬料的TG-DTA測試曲線；

圖6為采用試驗(yàn)1制備的Co-Ti-Nb系高溫釬料釬焊C_f/SiC復(fù)合材料和金屬Nb得到的接頭的顯微組織圖；其中a為C_f/SiC復(fù)合材料，b為中間層，c為金屬Nb。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式一種Co-Ti-Nb系高溫釬料按照質(zhì)量份數(shù)是由8.5～45份鈮、33～50份鈷和22～41.5份的鈦制成。

本實(shí)施方式是以Co-50Ti（at%）為基礎(chǔ)，加入能和活性元素Ti無限固熔的Nb元素?；钚栽豊b的加入，一方面提高了Ti元素的活性，另一方面則降低了釬料的熔點(diǎn)，提高了釬料釬焊的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷接頭高溫環(huán)境下強(qiáng)度。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：所述的Co-Ti-Nb系高溫活性釬料按照質(zhì)量份數(shù)是由16.2份鈮、46.2份鈷和37.6份的鈦制成。其他與具體實(shí)施方式一相同。