[發明專利]用于復合材料的改性連接材料和連接方法

在審

• 申請號: 201610024273.9
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN106967372A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 席文君;李樹杰;王海平;卜良宵;馬赫名;陳孝飛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C09J11/04
• 分類號: C09J11/04;C09J161/14
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所11324
• 代理人: 李強

技術領域

本發明涉及用于復合材料的改性連接材料和連接方法。

背景技術

碳纖維增強碳復合材料(C/C)以及碳纖維增強碳-碳化硅雙基復合材料(C/C-SiC)具有比重小，高溫強度高，抗燒蝕，抗熱震性能好等優點。雖然上述兩種高溫結構材料具有很多優異的性能，但往往這些零部件都形狀復雜、體積較大，很難采用一次成型來完成。另外，當這些部件產生裂紋或者其它缺陷時需要進行修復。再者，某些部件或者裝置需要使用異種材料。由于以上問題，先進可靠的連接技術則顯得至關重要。燒蝕材料同金屬殼體以及燒蝕材料之間的連接，用鉚接和焊接是無法辦到的，只有依靠高溫粘結劑。為此，業界積極開展了碳材料高溫粘結劑的研究工作。在高溫下，粘結劑的結構組成、粘結劑與被粘結碳材料基體界面間的相互粘結狀態，都要發生顯著變化，從而影響粘結性能的穩定性，可靠性。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了一種用于復合材料的改性連接方法，其特征在于：

通過向粘結劑中添加填料，實現了復合材料的低溫下連接、高溫下服役，并獲得了滿足工程應用的連接件，并改善了膠粘劑的性能，進而提高了復合材料的連接性能，

其中

向粘結劑中添加的所述填料是從Mo粉、Nb粉和Ta粉中選出的至少一種。

根據本發明的另一個方面，提供了一種用于復合材料的改性連接材料，其特征在于：

所述連接材料是通過向粘結劑中添加填料而制備的，實現了復合材料的低溫下連接、高溫下服役，并獲得了滿足工程應用的連接件，并改善了膠粘劑的性能，進而提高了復合材料的連接性能，

其中

向粘結劑中添加的所述填料是從Mo粉、Nb粉和Ta粉中選出的至少一種。

附圖說明

圖1顯示了可應用本發明的連接試樣結構的示意圖。

圖2顯示了用于測試本發明的效果的連接件剪切強度測試裝置示意圖。

圖3顯示了本發明的實施例中粘結劑中納米填料含量對C/C復合材料連接件的連接強度的影響。

圖4(a)－4(c)顯示了本發明的實施例中真空熱處理溫度對連接件的強度保留率的影響。

圖5(a)－5(d)顯示了本發明的實施例中不同填料制備的連接件經過真空熱處理30分鐘后的連接區域的微觀形貌。

圖6(a)－6(c)顯示了本發明的實施例中真空熱處理溫度對C/C～C/C-SiC連接件強度保留率的影響(保溫30分鐘)。

具體實施方式

以下結合附圖和非限定性的實施例對本發明進行詳細說明。

針對現有技術的上述問題，本發明人進行了研究和試驗，并在該研究和試驗的基礎上，提出了一種低溫連接的解決方案，其通過添加不同填料，實現了低溫連接，并改善了膠粘劑的性能，進而提高了接頭性能。

根據本發明的實施例，向粘結劑中分別添加Mo粉，Nb粉和Ta粉制備三種不同的粘結劑，用其連接C/C與自身以及C/C與C/C-SiC，從而獲得了在低溫下連接、高溫下服役且滿足工程應用的連接件。

根據本發明的實施例，向粘結劑中分別添加Mo粉，Nb粉和Ta粉制備三種不同的粘結劑，用其連接C/C與自身以及C/C與C/C-SiC，從而獲得了在低溫下連接，高溫下服役的且滿足工程應用的連接件。

(一)低溫連接

本發明在本組的研究基礎上向粘結劑中分別添加Mo粉，Nb粉和Ta粉，以期獲得連接效果更佳的粘結劑，原有粘結劑的組分有硼改性酚醛樹脂、B₄C粉和SiO₂粉。將制備好的粘結劑均勻的涂抹在母材的連接面上，然后將涂有粘結劑的母材對接，形成夾心結構如圖1所示。其低溫固化工藝為：將電熱鼓風干燥箱預熱至80℃，然后將制備好的連接件放入電熱鼓風干燥箱保溫120min，然后將溫度調至120℃保持120min，接著再將溫度調至180℃保持120min，然后隨爐冷卻。此工藝由本課題組其他成員的研究所得，為最佳低溫固化工藝。實驗步驟如下：

(1)實驗中C/C復合材料、C/C-SiC復合材料分別被加工成10mm×10mm×10mm的塊狀材料，連接表面依次用400#、600#、800#、1000#的金剛石磨盤進行研磨，接著使用1200#金剛石磨盤進行拋光，隨后用超聲波清洗30min，酒精浸洗，烘干，放入干燥器中備用。