[發(fā)明專利]用于連接碳化硅材料的連接材料及其應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN111087251B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃慶;周小兵;劉俊文;梁佳敏;邵俊琦;常可可;黃峰;何流;黃政仁;柴之芳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: C04B37/00
• 分類號: C04B37/00;C04B35/565
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發(fā)明公開了一種用于連接碳化硅材料的連接材料及其應(yīng)用。所述連接材料包括釔、釔硅碳材料、釔包覆碳化硅復(fù)合材料中的任意一種或兩種以上的組合。本發(fā)明還公開了釔、釔硅碳材料或者釔包覆碳化硅復(fù)合材料于連接碳化硅材料中的用途。本發(fā)明還公開了一種碳化硅材料的連接方法，其包括：在待連接的碳化硅材料的連接界面處設(shè)置釔、釔硅碳材料或者釔包覆碳化硅復(fù)合材料，并加熱至1300～1900℃，使所述待連接的碳化硅材料之間無縫連接。本發(fā)明所獲的碳化硅連接結(jié)構(gòu)的抗彎強度高，耐高溫耐氧化耐腐蝕性能優(yōu)良，可應(yīng)用在航空航天及核能系統(tǒng)等極端服役環(huán)境中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳化硅陶瓷及其復(fù)合材料的連接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用釔，或釔硅碳材料(Y₃Si₂C₂)，或釔包覆碳化硅復(fù)合材料連接碳化硅陶瓷或其復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)

碳化硅(Silicon carbide，SiC)具有低中子吸收截面，優(yōu)良的高溫力學性能，良好的高溫化學穩(wěn)定性及環(huán)境相容性等優(yōu)點，因此，碳化硅及其復(fù)合材料(包括碳化硅陶瓷，碳化硅陶瓷基復(fù)合材料，例如碳化硅纖維增強碳化硅復(fù)合材料、碳纖維增強碳化硅復(fù)合材料等)被認為是第四代壓水堆核燃料包殼管，核聚變堆流道插件，航空航天發(fā)動機葉片，以及超高音速飛行器熱防護結(jié)構(gòu)件的優(yōu)選材料之一。但是，碳化硅及其復(fù)合材料由于硬度高，熔點高，導電性差等特征，成型加工困難，因此，對于大尺寸及復(fù)雜形狀的碳化硅及其復(fù)合材料器件的制造，需要通過連接技術(shù)來實現(xiàn)。然而，碳化硅具有強共價鍵結(jié)構(gòu)，低表面擴散系數(shù)等特點，實現(xiàn)碳化硅及其復(fù)合材料的連接較困難，因此，碳化硅及其復(fù)合材料的連接已經(jīng)成為制約其應(yīng)用的一個關(guān)鍵技術(shù)瓶頸之一。

對于碳化硅的連接，特別是針對核能以及航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用，由于服役環(huán)境非常苛刻，對連接層材料的要求非常高。因此，目前研究者們選用的連接層材料大多具有耐高溫、耐氧化、耐腐蝕等性能，比如碳化硅、鈦硅碳、鈦鋁碳等。而對于高溫不穩(wěn)定相，則被認為不適宜作為核能以及航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的碳化硅連接層材料。由于這種技術(shù)偏見，導致限制了碳化硅連接層材料的選擇范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于連接碳化硅材料的連接材料，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

本發(fā)明的又一目的在于提供所述連接材料于連接碳化硅材料中的用途。

本發(fā)明還有一目的在于提供一種碳化硅材料的連接方法。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實施例提供了一種用于連接碳化硅材料的連接材料，所述連接材料包括釔、釔硅碳材料、釔包覆碳化硅復(fù)合材料中的任意一種或兩種以上的組合。

本發(fā)明實施例還提供了釔、釔硅碳材料或者釔包覆碳化硅復(fù)合材料于連接碳化硅材料中的用途。

進一步地，所述用途包括：在待連接的碳化硅材料的連接界面處設(shè)置釔，或者釔硅碳材料，或者釔包覆碳化硅復(fù)合材料，并加熱至1300～1900℃，使所述待連接的碳化硅材料之間無縫連接。

本發(fā)明實施例還提供了一種碳化硅材料的連接方法，其包括：在待連接的碳化硅材料的連接界面處設(shè)置釔，或者釔硅碳材料，或者釔包覆碳化硅復(fù)合材料，并加熱至1300～1900℃，使所述待連接的碳化硅材料之間無縫連接。

本發(fā)明實施例還提供了由前述方法制得的碳化硅連接結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1)本發(fā)明利用釔(Y)與基體碳化硅之間的界面反應(yīng)可在連接界面原位獲得釔硅碳(Y₃Si₂C₂)相，利用Y₃Si₂C₂在高溫下不穩(wěn)定的特征，可原位分解為碳化硅和液相Y，液相的Y可作為燒結(jié)助劑進一步擴散進入至連接界面碳化硅的晶界和/或孔隙中，從而促進界面碳化硅的連接和致密化，可實現(xiàn)局部無縫連接；