[發(fā)明專利]一種采用難熔高熵合金中間層放電等離子擴散連接碳化硅陶瓷的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111175676.0
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113828880B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李華鑫;程釧;王軍健;楊建國;賀艷明;鄭文健;閭川陽;馬英鶴;石磊;金霞
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23K1/00
• 分類號: B23K1/00;B23K1/20;B23K3/04;B23K3/08;B23K35/02;B23K35/24;B23K35/40
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 龔如朝

1.一種采用難熔高熵合金中間層放電等離子擴散連接碳化硅陶瓷的方法，其特征在于是以難熔高熵合金Ta_xHfZrTi作為中間層材料，通過SPS技術(shù)對兩塊待焊SiC陶瓷母材進(jìn)行固相擴散焊接，從而獲得SiC陶瓷焊接接頭；難熔高熵合金Ta_xHfZrTi中的各元素摩爾量分?jǐn)?shù)為：Ta10-25at.％、Hf25-30at.％、Zr25-30at.％和Ti25-30at.％。

2.如權(quán)利要求1所述的一種采用難熔高熵合金中間層放電等離子擴散連接碳化硅陶瓷的方法，其特征在于具體包括以下步驟：

1)母材準(zhǔn)備

用金剛石內(nèi)圓切割機將無壓燒結(jié)的SiC陶瓷材料切割成SiC圓片，采用1μm的金剛石拋光懸浮液對SiC圓片的待焊接表面進(jìn)行拋光，并置于丙酮或無水乙醇溶液中超聲清洗去除表面雜質(zhì)，烘干后即得到待焊SiC陶瓷母材；

2)裝配

將兩塊待焊SiC陶瓷母材和難熔高熵合金Ta_xHfZrTi中間層材料，按照石墨沖頭-石墨墊片-待焊SiC陶瓷母材-難熔高熵合金Ta_xHfZrTi中間層材料-待焊SiC陶瓷母材-石墨墊片-石墨沖頭的順序裝配到石墨模具中；

3)放電等離子SPS擴散焊連接

將裝有待焊件的石墨模具置入放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)中，調(diào)整紅外測溫儀鏡頭對準(zhǔn)模具測溫孔，調(diào)節(jié)連接壓力，打開真空泵和充氣泵使?fàn)t內(nèi)真空度達(dá)到要求，然后通入直流脈沖電流升溫至擴散焊溫度，進(jìn)行SPS擴散焊。

3.如權(quán)利要求1所述的一種采用難熔高熵合金中間層放電等離子擴散連接碳化硅陶瓷的方法，其特征在于難熔高熵合金Ta_xHfZrTi中的各元素摩爾量分?jǐn)?shù)為：Ta14.2at.％、Hf28.6at.％、Zr28.6at.％和Ti28.6at.％。

4.如權(quán)利要求2所述的一種采用難熔高熵合金中間層放電等離子擴散連接碳化硅陶瓷的方法，其特征在于步驟2)中，難熔高熵合金Ta_xHfZrTi中間層材料的厚度為100-300μm。

5.如權(quán)利要求2所述的一種采用難熔高熵合金中間層放電等離子擴散連接碳化硅陶瓷的方法，其特征在于步驟3)中，連接壓力為25～35MPa；升溫速率為80～120℃/min；擴散焊溫度為1400-1700℃，擴散焊溫度下保溫時間為5-20min。

6.如權(quán)利要求5所述的一種采用難熔高熵合金中間層放電等離子擴散連接碳化硅陶瓷的方法，其特征在于步驟3)中，連接壓力為30MPa；升溫速率為100℃/min；擴散焊溫度為1600-1700℃。

7.如權(quán)利要求2所述的一種采用難熔高熵合金中間層放電等離子擴散連接碳化硅陶瓷的方法，其特征在于步驟2)中，所述難熔高熵合金Ta_xHfZrTi中間層材料的制備方法如下：

S1熔煉前準(zhǔn)備：按摩爾比稱量原料，純度99.95％的鉭顆粒14.2-25at.％、純度≥99.95％的結(jié)晶鉿顆粒25-28.6at.％、純度≥99.95％的結(jié)晶鋯顆粒25-28.6at.％和純度99.99％的鈦顆粒25-28.6at.％；

S2裝樣及氣氛凈化：將步驟S1稱量的金屬原料按熔點從低到高的順序依次放入真空熔煉爐的水冷坩堝中，關(guān)閉爐門，抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到3～5×10^-3Pa后充入高純氬氣至0.05MPa；

S3合金熔煉：將電弧槍懸于金屬原料正上方1～3mm處，打開電源運行點火起弧，起弧電流為30A，迅速提起電極使電弧槍懸于金屬原料正上方8～15mm處，加大電流至500A進(jìn)行熔煉，使金屬原料完全熔化并熔清均勻，最后冷卻至室溫，重復(fù)此熔煉過程5-6次，得到難熔高熵合金；

S4中間層箔片制備：用電火花線切割機將難熔高熵合金切割成小箔片，砂紙打磨去除表面氧化層后采用1μm的金剛石拋光懸浮液對小箔片進(jìn)行兩面拋光，隨后放入丙酮或無水乙醇溶液中進(jìn)行超聲清洗，烘干后得到待焊難熔高熵合金中間層箔片。