[發明專利]釬焊鈦基復合材料與氮化硅陶瓷的焊膏及其方法和應用

在審

• 申請號: 202010988739.3
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112122826A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 董多;朱冬冬;史康橋;劉莉;王曉紅;馬騰飛;張元祥
• 申請（專利權）人: 衢州學院
• 主分類號: B23K35/40
• 分類號: B23K35/40;B23K1/00;B23K1/008;B23K1/20;B23K35/02;B23K35/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種釬焊鈦基復合材料與氮化硅陶瓷的焊膏及其方法和應用，焊接方法如下：將鈦基復合材料和氮化硅陶瓷進行預處理，將泡沫鎳加工至與待焊母材相同的尺寸，按照鈦基復合材料/焊膏/泡沫鎳/焊膏/氮化硅陶瓷的次序堆垛于石墨模具中，得到復合釬料，壓塊后放入真空釬焊爐；控制真空釬焊爐的真空度不低于8.0×10^?3Pa，并依次升溫至300℃并保持5～30min，升溫至810℃～930℃并保持5～30min，降溫至300℃并隨爐冷卻至室溫。本發明采用泡沫鎳作為中間層使接頭中應力形成梯度過渡，并有效抑制了脆性化合物的生成，接頭強度得到提高，并且釬焊過程操作簡單，成本低廉，有較高的應用價值。

技術領域

本發明涉及釬焊領域，具體涉及一種釬焊鈦基復合材料與氮化硅陶瓷的焊膏及其方法和應用。

背景技術

氮化硅陶瓷具有高強度、高硬度、抗腐蝕性及抗熱震性能良好等優點，在航空航天領域有著廣闊的應用前景。但氮化硅陶瓷的脆性大，難以加工成形狀復雜的構件，其應用范圍受到很大程度的限制。因此，將氮化硅陶瓷與金屬材料連接，既可利用氮化硅陶瓷優良的高溫性能，又可發揮金屬材料良好的塑性和韌性，滿足現代工程應用的需求。而鈦基復合材料具有低密度、高強度與良好的高溫抗蠕變性等特點，在航空航天、汽車工業等領域有著廣泛的應用。因此，實現鈦基復合材料與氮化硅陶瓷的連接有著重要的現實意義。

目前，在陶瓷與金屬的連接方法中，釬焊具有工藝簡單、成本較低，對接頭尺寸和形狀要求較小等優勢，已得到了廣泛應用。但陶瓷與金屬的熱膨脹系數不匹配，在釬焊界面處易產生殘余應力，影響接頭的力學性能。此外，由于釬焊過程中釬料的溶解擴散行為，在接頭界面會形成脆性化合物，降低了釬焊接頭服役過程中的可靠性。

因此，亟需設計一種鈦基復合材料與氮化硅陶瓷的釬焊連接方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的缺陷，并提供一種釬焊鈦基復合材料與氮化硅陶瓷的焊膏及其方法和應用。

本發明所采用的具體技術方案如下：

一種用于釬焊鈦基復合材料與氮化硅陶瓷的焊膏制備方法，其具體如下：

將以wt.％計68.8Ag-26.7Cu-4.5Ti的銀基釬料與碳納米管按照(1-x％)：x％的質量百分比進行混合，得到復合釬料，其中x＝1～5；將所述復合釬料使用球磨機球磨后去除球磨介質，得到復合粉末；將所述復合粉末與焊接中間劑混合后得到焊膏。

作為優選，所述球磨指的是使用離心式球磨機，以鋼球為磨球，以酒精為球磨介質，在球磨轉速為100r/min的條件下球磨8h。

進一步的，所述去除球磨介質的方法采用旋轉蒸發儀進行水浴加熱至60℃，以使酒精完全揮發。

作為優選，所述復合粉末與焊接中間劑按照9:1的比例混合。

本發明的第二目的在于提供一種根據上述任一所述焊膏制備方法制備得到的焊膏。

本發明的第三目的在于提供一種基于上述焊膏對鈦基復合材料與氮化硅陶瓷進行釬焊的方法，其具體如下：

S1：將鈦基復合材料和氮化硅陶瓷進行預處理后，得到待焊母材；

S2：將泡沫鎳加工至與所述待焊母材相同的尺寸，清洗干燥，得到泡沫鎳母材；

S3：將所述待焊母材、泡沫鎳母材和焊膏之間按照鈦基復合材料/焊膏/泡沫鎳/焊膏/氮化硅陶瓷的次序堆垛于石墨模具中，得到復合釬料，在所述復合釬料的上方放置壓塊后放入真空釬焊爐；

S4：控制真空釬焊爐的真空度不低于8.0×10^-3Pa，并依次升溫至300℃并保持5～30min，升溫至810℃～930℃并保持5～30min，降溫至300℃并隨爐冷卻至室溫，完成鈦基復合材料與氮化硅陶瓷的釬焊過程。