[發(fā)明專利]碳化硅陶瓷及其復(fù)合材料的高溫膠及其制備與粘接方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110864657.2 | 申請日： | 2021-07-29 |
| 公開（公告）號： | CN113651629A | 公開（公告）日： | 2021-11-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張毅;崔雪峰;李曉萍;成來飛;付志強;陳旭;衛(wèi)沖 | 申請（專利權(quán)）人： | 西北工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | C04B37/00 | 分類號： | C04B37/00 |
| 代理公司： | 西安智邦專利商標代理有限公司 61211 | 代理人： | 汪海艷 |
| 地址： | 710072 *** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 碳化硅 陶瓷 及其 復(fù)合材料 高溫 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種碳化硅陶瓷及其復(fù)合材料的高溫膠及其制備與粘接方法，用于解決陶瓷基復(fù)合材料現(xiàn)有焊接方法實施過程中的高壓力和高溫度等條件對焊接方法限制的問題，拓寬焊接方法在大型薄壁復(fù)雜陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件的應(yīng)用。高溫膠由液態(tài)先驅(qū)體溶劑、含硼粉體的活性料和惰性粉體三者配合而成，液態(tài)先驅(qū)體溶劑發(fā)揮中低溫粘接作用，含硼粉體的活性料在空氣環(huán)境下氧化生成硅硼玻璃起到高溫粘接作用，惰性粉體填充液態(tài)先驅(qū)體裂解孔隙和微裂紋起到的傳遞載荷作用，三者混合均勻經(jīng)固化后形成粘接強度。本發(fā)明高溫膠配料簡單，使用方便，空氣環(huán)境高溫熱處理后粘接強度可達10MPa以上，適合于陶瓷基復(fù)合材料大面積粘接應(yīng)用。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于碳化硅陶瓷及其復(fù)合材料領(lǐng)域，特別涉及一種適合大型薄壁復(fù)雜陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件的耐1000～1500℃高強度陶瓷膠粘劑的制備方法。
背景技術(shù)
碳化硅陶瓷及其復(fù)合材料(CMC-SiC，主要包括C/SiC和SiC/SiC)可滿足1650℃以下長壽命、2000℃以下有限壽命、2800℃以下瞬時壽命的使用要求。C/SiC在高推重比航空發(fā)動機、衛(wèi)星姿控發(fā)動機、超高聲速沖壓發(fā)動機、空天往返防熱系統(tǒng)、巡航導(dǎo)彈發(fā)動機、液體火箭發(fā)動機、固體火箭發(fā)動機、渦輪燃氣電站和核能反應(yīng)堆等武器裝備和民用領(lǐng)域的應(yīng)用均取得重要進展。隨CMC-SiC應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，構(gòu)件越來越大且越來越復(fù)雜，對CMC-SiC復(fù)合材料連接提出了越來越高的要求。
焊接是CMC-SiC復(fù)合材料的主要連接方法之一，主要有釬焊、固相反應(yīng)連接、聚合物轉(zhuǎn)化陶瓷連接等。文獻“B.Riccardi,C.A.Nannetti,T.Petrisor,J.Woltersdorf,E.Pippel,S.Libera,L.Pillon.Issues of low activation brazing of SiCf/SiCcomposites by using alloys without free silicon[J].Journal of NuclearMaterials,2004,329:562–566.”采用Si-44Cr at.％(熔點1390℃)在釬料熔點之上的30～50℃保溫10min連接SiCf/SiC復(fù)合材料，強度可達～60MPa。文獻“C.H.Henager,R.J.Kurtz.Low-activation joining of SiCf/SiC composites for fusionapplications[J].Journal of Nuclear Materials,2011,417(1):375-378.”采用TiC+Si經(jīng)固相反應(yīng)在1623K和1723K，壓力30MPa條件下連接了SiCf/SiC復(fù)合材料。文獻“M.Ferraris,M.Salvo,F.Smeacetto.Cordierite-mullite coating for SiCf/SiCcomposites[J].Journal of the European Ceramic Society,2002,22(13):2343-2347.”用Mg-Al-Si玻璃陶瓷作SiCf/SiC復(fù)合材料的涂層。在1700℃保溫1.5h后急速水冷制備Mg-Al-Si玻璃，涂層制備溫度為1180℃保溫1h，涂層界面連續(xù)。文獻“P.Colombo,B.Riccardi,A.Donato,G.Scarinci.Joining of SiCf/SiC ceramic matrix composites for fusionreactor blanket applications[J].Journal of Nuclear Materials,2000,278(2):127-135.”采用三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯連接了SiCf/SiC復(fù)合材料，對連接接頭進行多次浸漬，使得接頭剪切強度可高達～33MPa。
上述CMC-SiC焊接方法要求在一定壓力和高溫或多次浸漬等條件下，通過焊料與CMC-SiC反應(yīng)形成粘接層。這限制了焊接方法在大型薄壁復(fù)雜CMC-SiC構(gòu)件的應(yīng)用，發(fā)展施膠工藝簡單且粘接強度高的陶瓷高溫膠成為推動CMC-SiC焊接在大型薄壁復(fù)雜構(gòu)件工程應(yīng)用的重要方向。
發(fā)明內(nèi)容
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