[發(fā)明專利]鈮-鈮硅金屬間化合物復合材料、其制備方法及擴散焊模具

有效

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• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112276330B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設計）人: 石俊秒;彭萱;孫現軍;李世偉;熊江濤;李京龍
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: B23K20/00
• 分類號: B23K20/00;B23K20/26;C22C1/00;C22C27/02
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 黃燕

本發(fā)明公開了鈮?鈮硅金屬間化合物復合材料、其制備方法及擴散焊模具，涉及材料技術領域。鈮?鈮硅金屬間化合物復合材料包括多個鈮層和位于相鄰的兩個鈮層之間的鈮硅復合層，具有很好的斷裂韌性。鈮?鈮硅金屬間化合物復合材料的制備方法通過將Si粉分散于鈮層材料上形成待焊基材，將多個待焊基材疊加后進行擴散焊，利用Si粉和鈮層材料相互接觸和擴散，形成具有良好韌性的鈮層和鈮硅復合層相互交替的多層材料。該擴散焊模具利用模具底座和頂部蓋板對中間的待焊基材進行夾持，便于施加壓力使待焊基材充分接觸，也能夠很好地對待焊基材進行固定和定位。

技術領域

本發(fā)明涉及材料技術領域，且特別涉及鈮-鈮硅金屬間化合物復合材料、其制備方法及擴散焊模具。

背景技術

航空航天技術的不斷發(fā)展，對高溫結構材料的高溫性能提出了更高的要求。鈮-鈮硅金屬間化合物復合材料作為一種最具潛力應用在渦輪葉片制造中的高溫結構材料，以其承溫能力高、高溫強度高、高溫抗氧化性能優(yōu)良等諸多優(yōu)點而得到研究者的廣泛關注。目前，針對鈮-鈮硅金屬間化合物復合材料的制備，應用較多的為粉末燒結技術，其中包括真空熱壓燒結及放電等離子燒結。

真空熱壓燒結是將粉末燒結材料填入模具內，在真空或保護性氣氛中，對其進行加熱燒結，獲得高密度和具有良好機械性能材料的燒結技術。而放電等離子燒結(SPS)是在粉末顆粒間直接通入脈沖電流進行加熱燒結的，利用粉體自身加熱和表面活化，實現材料的超快速致密化燒結，此種燒結技術是通過調節(jié)脈沖直流電的大小來控制升溫速率及燒結溫度的。

傳統(tǒng)的熱壓燒結工藝存在著微觀組織粗大、晶界形成雜質相的問題，真空熱壓燒結制備得到的復合材料雖致密度較高，但室溫、高溫強度及韌性均較低。而利用等離子燒結所制備的復合材料通常存在不容忽視的殘余應力。

鑒于此，提出本申請。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種鈮-鈮硅金屬間化合物復合材料，具有很高的斷裂韌性。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種鈮-鈮硅金屬間化合物復合材料的制備方法，其利用擴散焊工藝制備多層結構的復合材料，具有較小的晶體粒徑和較高的斷裂韌性。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種擴散焊模具，其能夠用于制備多層結構的復合材料，具有安裝定位方便的優(yōu)點。

本發(fā)明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

本發(fā)明提出了一種鈮-鈮硅金屬間化合物復合材料，包括多個鈮層和位于相鄰的兩個鈮層之間的鈮硅復合層；

在鈮硅復合層中，鈮與硅的原子比為5:3；

優(yōu)選地，鈮-鈮硅金屬間化合物復合材料的斷裂韌性為16-22MPa·m^1/2；

優(yōu)選地，鈮-鈮硅金屬間化合物復合材料是以Nb箔和Si粉為原料，經擴散焊工藝制備而得。

本發(fā)明還提出一種鈮-鈮硅金屬間化合物復合材料的制備方法，包括如下步驟：

將Si粉分散于鈮層材料上形成待焊基材，將多個待焊基材疊加后進行擴散焊。

本發(fā)明還提出一種擴散焊模具，包括用于放置待焊基材的模具底座、用于壓蓋待焊基材的頂部蓋板和用于連接模具底座、待焊基材和頂部蓋板的至少一個定位銷。

本發(fā)明實施例提供一種鈮-鈮硅金屬間化合物復合材料的有益效果是：其包括多個鈮層，在相鄰的兩個鈮層之間均具有一個鈮硅復合層，利用鈮層和鈮硅復合層的相互交替形成多層結構，具有很高的斷裂韌性。

本發(fā)明實施例還提供一種鈮-鈮硅金屬間化合物復合材料的制備方法，其通過將Si粉分散于鈮層材料上形成待焊基材，將多個待焊基材疊加后進行擴散焊，利用Si粉和鈮層材料相互接觸，并在擴散焊過程中原子發(fā)生不斷擴散，相互滲透，形成鈮層和鈮硅復合層相互交替的多層材料，具有很好的斷裂韌性。