[發(fā)明專利]一種使用BNi?2釬料釬焊Ti2AlC陶瓷和金屬鎳或鎳合金的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610124891.0 | 申請日： | 2016-03-04 |
| 公開（公告）號： | CN105562869B | 公開（公告）日： | 2017-11-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張杰;陸成杰 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | B23K1/008 | 分類號： | B23K1/008;B23K1/20 |
| 代理公司： | 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109 | 代理人： | 侯靜 |
| 地址： | 150001 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 使用 bni 釬焊 ti sub alc 陶瓷 金屬 鎳合金 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種釬焊Ti2AlC陶瓷和金屬鎳或鎳合金的方法。
背景技術(shù)
材料是現(xiàn)代社會發(fā)展的三大支柱之一，其飛速的發(fā)展和變革是科學(xué)技術(shù)進步的重要推動力。同時，人類社會和科學(xué)技術(shù)的進步也不斷對材料提出新的要求，傳統(tǒng)的鋼鐵材料和有色金屬材料已經(jīng)無法滿足新的服役條件和性能要求，特別是在快速發(fā)展的航天航空領(lǐng)域，對輕質(zhì)、高強和耐高溫材料的需求越來越強烈。近年來，一種新型的三元碳化物或氮化物陶瓷成為了眾多材料科學(xué)研究者的焦點。1963年Jeitschko等人首次合成了一類具有 M2AX化學(xué)式的三元化合物，并測定了其晶體結(jié)構(gòu)。2000年，Barsoum等人對該類化合物進行了系統(tǒng)的闡述，并將其定義為MAX相：一類熱力學(xué)穩(wěn)定的，具有納米層狀結(jié)構(gòu)的三元碳化物或氮化物。這類陶瓷兼具許多金屬和陶瓷的特性，縮小了金屬與陶瓷之間的鴻溝，克服了金屬和陶瓷材料各自的局限性。
與傳統(tǒng)的高溫合金相比，MAX相陶瓷，尤其是含Al的MAX相作為高溫結(jié)構(gòu)材料具有獨特的優(yōu)勢。以典型的211相Ti2AlC為例，其熔點高達1600℃，并且在真空條件下，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性可以維持到1400℃。與典型的高溫合金相比，Ti2AlC陶瓷的密度為4.1g/cm3，僅為鎳基高溫合金的一半；其熱導(dǎo)率為46W·m-1·K-1，是鎳基高溫合金的四倍。除此之外， Ti2AlC陶瓷還具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，其高溫壓縮實驗結(jié)果表明，陶瓷在1200℃以上仍可以保持室溫的彈性模量，并且其抗壓強度達到170MPa。其熱震實驗結(jié)果表明，當(dāng)ΔT＝1300K時，基體仍保持了75％的強度。與此同時，Al原子的存在賦予了陶瓷優(yōu)異的抗氧化和抗氣氛腐蝕能力。實驗結(jié)果表明，Ti2AlC在1000-1300℃之間的氧化增重與氧化時間的立方根的倒數(shù)成正比，在1200℃時其氧化速率僅為1.1×10-10kg3·m-6·s-1。同時，氧化生成的α-Al2O3氧化膜和Ti2AlC具有近似的熱膨脹系數(shù)，因此Ti2AlC基體與氧化膜的殘余應(yīng)力小，其循環(huán)抗氧化能力也十分優(yōu)異。最后，雖然通常裂紋對于其他陶瓷材料都是致命的，但是Ti2AlC陶瓷不但在常溫下具有一定的損傷容限，在高溫下由于氧化反應(yīng)帶來的體積增大效應(yīng)，裂紋還具有自愈合能力。由此可見，Ti2AlC陶瓷有望成為新一代的高溫結(jié)構(gòu)材料，應(yīng)用于航空發(fā)動機的高溫零部件、燃?xì)鈬娮欤瑹嵫h(huán)頻繁交替的加熱體及原子能反應(yīng)堆的覆層材料。
根據(jù)Ti-Al-C三元體系在1300℃的等溫截面相圖可知，Ti2AlC分別與TiCx和Ti-Al 金屬間化合物處于三元相區(qū)，而單一的Ti2AlC相區(qū)十分狹窄，這導(dǎo)致在最終合成的Ti2AlC 陶瓷中總會存在TiCx等雜質(zhì)，因此目前的制備方法都不適用于合成大尺寸、復(fù)雜形狀的塊體材料。為了克服這一瓶頸，實現(xiàn)Ti2AlC陶瓷的釬焊，尤其是與鎳基高溫合金的連接，制成Ti2AlC-Ni復(fù)合構(gòu)件，可以大大降低構(gòu)件的比重，提高使用溫度，改善抗腐蝕性能，更好地發(fā)揮陶瓷與金屬各自的性能優(yōu)勢。截止至目前，國內(nèi)外關(guān)于Ti2AlC陶瓷釬焊的文獻報導(dǎo)比較少，并且還沒有采用鎳基高溫釬料釬焊Ti2AlC陶瓷的相關(guān)報導(dǎo)。目前的Ti2AlC 陶瓷在釬焊過程中容易發(fā)生分解，焊接結(jié)構(gòu)件服役時的可靠性差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決目前的Ti2AlC陶瓷在釬焊過程中容易發(fā)生分解，焊接結(jié)構(gòu)件服役時的可靠性差的技術(shù)問題，而提供一種使用BNi-2釬料釬焊Ti2AlC陶瓷和金屬鎳或鎳合金的方法。
本發(fā)明的一種使用BNi-2釬料釬焊Ti2AlC陶瓷和金屬鎳或鎳合金的方法是按以下步驟進行的：
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