SiC陶瓷和2219铝合金钎焊连接的研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tiantanghao001
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SiC陶瓷和2219铝合金都是轻质材料,随着航空技术的发展,对二者的连接提出了要求。实现SiC陶瓷和铝合金的连接面临异种材料本身性质方面不匹配的问题,同时国内外研究者几乎没有发表过两种母材钎焊连接的文献。本文探索不同的途经来实现两种母材的连接,最终选择真空钎焊技术结合两步法成功实现SiC陶瓷和2219铝合金的连接。首先,探索了直接用铝基钎料在不同的钎焊温度和不同的保温时间下连接SiC和2219铝合金,钎焊接头连接强度不够理想,分析认为是铝基钎料对SiC陶瓷的润湿性较差,因此在后面的实验中采用两步连接法:即利用Ag-Cu-4.5Ti箔片对SiC陶瓷进行金属化处理,进而在陶瓷表面获得一层具备金属性质的反应层,因为该反应层的存在改善了使用铝基钎料连接两种母材面临的润湿性问题,最后,再利用铝基钎料成功实现金属化的SiC陶瓷和2219铝合金的连接。分析了不同金属化温度(900~1100℃)、不同保温时间(10~30min)条件下获得的SiC陶瓷金属化镀层的结构和成分,研究了金属化的SiC陶瓷和2219铝合金利用铝基钎料经过钎焊温度580℃、保温15min的钎焊工艺参数下获得的接头微观组织和力学性能,并分析了其连接机理。最后利用ANSYS模拟软件分析了钎料厚度对接头残余应力的影响。在金属化温度1000℃,金属化保温10min,钎焊温度580℃,钎焊保温15min的工艺参数下,接头的剪切强度达到了最大值16MPa。其次,在Ag-Cu-4Ti粉末中添加B4C颗粒组成了复合金属化合金粉末,利用该粉末对SiC陶瓷做金属化处理,然后再采用前述实验中的钎焊工艺(580℃/15min)实现了两种母材之间的连接。分析了陶瓷金属化镀层的显微组织、结构和成分,研究了不同金属化温度(870~960℃)、保温10min、不同B4C颗粒添加量(1~3wt.%)对接头显微组织和连接性能的影响。金属化温度930℃、保温10min、钎焊温度580℃、保温15min,利用Ag-Cu-4Ti+1wt.%B4C粉末的工艺参数下,接头焊缝界面无明显的缺陷,接头剪切强度达到了最大值14MPa。此外,在Ag-Cu-4Ti粉末中也尝试添加了TiC、W和B颗粒,再对SiC陶瓷进行金属化处理,尽管调整了金属化温度和颗粒的添加比例等参数,但从陶瓷的金属化层或接头的界面微观组织结果来看,添加TiC、W和B颗粒均没有添加B4C颗粒对接头连接情况改善的效果明显。
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