[發(fā)明專利]一種Cf

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810916904.7
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109180212B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃繼華;王萬里;王永雷;俞瑞華;李昌林;楊建;陳樹海;趙興科
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C04B37/02
• 分類號: C04B37/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種連接C_f/C及C_f/SiC復(fù)合材料與不銹鋼的自合金化連接方法，屬于異質(zhì)材料連接技術(shù)領(lǐng)域。將一定配比的Ag粉和Ti粉混合均勻后用酒精調(diào)成膏狀，置于待焊母材之間，在不施加壓力的真空條件下，通過連接材料自合金化實(shí)現(xiàn)C_f/C及C_f/SiC復(fù)合材料與不銹鋼的大間隙連接。連接過程中，連接層內(nèi)形成以塑性較好的Ag固溶體為基、以熱膨脹系數(shù)較低的Ti顆粒和細(xì)小彌散的AgTi顆粒為增強(qiáng)相的復(fù)合連接層。該類連接層可通過兩種機(jī)制緩解接頭殘余熱應(yīng)力：①Ag基體發(fā)生塑性變形吸收應(yīng)力；②低熱膨脹Ti顆粒降低連接層與復(fù)合材料界面的熱膨脹系數(shù)差緩和應(yīng)力，從而顯著提高接頭強(qiáng)度。本發(fā)明具有接頭性能好、工藝方法簡單、連接材料制備容易等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大熱失配異質(zhì)材料的連接技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供一種通過連接材料自合金化形成既具有良好塑性又具有較低熱膨脹系數(shù)的大厚度復(fù)合連接層的方法。

背景技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)是航空航天飛行器以及導(dǎo)彈系統(tǒng)的核心部件，在航空航天和國防領(lǐng)域具有極其重要的地位。近年來，隨著國內(nèi)外航空航天和軍事技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種航空航天和導(dǎo)彈系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)也不斷向高可靠性、大推重比和高靈敏度方向發(fā)展。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(尤其是 C_f/C及C_f/SiC復(fù)合材料)在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用使得新型高性能發(fā)動(dòng)機(jī)的研制成為可能。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料克服了金屬耐溫低、比重大等缺點(diǎn)，具有高導(dǎo)熱系數(shù)(187-443W·m^-1·K^-1)、低密度(1.65-2.10g/cm³)、低熱膨脹系數(shù)(2.0-4.5×10^-6/℃)，優(yōu)異的力學(xué)性能尤其是高溫性能，而且在高溫下具有高強(qiáng)高模、良好的斷裂韌性和耐磨/抗沖刷等性能，是制造燃燒器部件、渦輪葉片、火箭噴管及噴管延伸段等的理想材料。但是與金屬材料相比，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的延伸性和沖擊韌性較低，加工性能較差，針對尺寸較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件需要通過連接來降低制造難度、成本及風(fēng)險(xiǎn)。因此，實(shí)現(xiàn)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與航空航天領(lǐng)域中常用的金屬材料(如鈦合金、鈮合金、鎳基高溫合金及不銹鋼等)的高強(qiáng)度、高可靠連接，是推動(dòng)新型高性能發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

然而，實(shí)現(xiàn)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與金屬的可靠連接需要同時(shí)解決以下兩個(gè)問題：第一，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料主要由共價(jià)鍵組成，與金屬的鍵合特點(diǎn)不同，很難被一般的金屬或合金潤濕；第二，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與金屬之間熱膨脹系數(shù)差異(熱失配)較大，連接往往形成較大的熱應(yīng)力，導(dǎo)致接頭裂紋的產(chǎn)生，大大降低了連接強(qiáng)度。在碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與大熱失配金屬材料的連接過程中，由于接頭殘余熱應(yīng)力過大，常常無法實(shí)現(xiàn)二者連接。