【摘 要】
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C/C复合材料具有优异的理化性能,如轻质、高比强度、高比模量、耐摩擦、耐高温、化学性质稳定等,因此在航空航天、军事、医学等领域被广泛应用。目前C/C复合材料的应用受制备成本,工艺条件及结构、尺寸所限制,难以制备特殊结构的C/C复合材料,同时用连接的方法对具有缺陷和破损的C/C复合材料进行修复再利用,对资源有效利用和节约成本具有重要的意义。目前C/C复合材料的连接技术逐渐成熟,通常使用金属和非金属玻
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C/C复合材料具有优异的理化性能,如轻质、高比强度、高比模量、耐摩擦、耐高温、化学性质稳定等,因此在航空航天、军事、医学等领域被广泛应用。目前C/C复合材料的应用受制备成本,工艺条件及结构、尺寸所限制,难以制备特殊结构的C/C复合材料,同时用连接的方法对具有缺陷和破损的C/C复合材料进行修复再利用,对资源有效利用和节约成本具有重要的意义。目前C/C复合材料的连接技术逐渐成熟,通常使用金属和非金属玻璃陶瓷等作为中间层连接C/C复合材料,得到了高强度的连接接头。但是大多数C/C复合材料的应用环境苛刻,常见的中间层连接所得的接头无法在高温环境中使用,为了解决这一问题,本文拟寻找一种中间层材料在连接完成后可以形成高熔点、高强度的生成物。通过调研文献发现,Nb、Ta、Mo、W这四种元素均为强碳化物形成元素,且生成的碳化物熔点都在2000℃以上,若能成功做中间层连接C/C复合材料,得到的接头高温性能将有所提升。以C/C复合材料为基体,NbTaMoW为中间层,Ni和Si为烧结助剂,采用热压烧结的方式进行C/C复合材料的连接,做了以下工作并得出了主要结论:（1）制备了基于NbTaMoW中间层不同成分的连接接头,在不加烧结助剂、单独加入Ni和单独加入Si做烧结助剂时连接的接头剪切强度很低;而同时加入Ni、Si时接头剪切强度明显提升。（2）采用系列实验探究了中间层NbTaMoW加入不同含量的烧结助剂（Ni+Si）对C/C复合材料连接接头的影响。在保温时间和热压条件一定时,随着（Ni+Si）含量的增加,接头剪切强度提高,但当超过一定含量时造成接头强度下降。（Ni+Si）含量影响了生成的碳化物种类,而且中间层碳化物以不同的形貌存在。当以NbTaMoW+15%（Ni+Si）为中间层连接C/C复合材料时制备的接头剪切强度最高,达到35.4MPa,最优的烧结助剂含量为15%。（3）当中间层成分为NbTaMoW+15%（Ni+Si）,探究了不同保温时间对C/C复合材料连接接头剪切强度的影响,结果表明保温60min时形成的接头剪切强度最高,在保温30min时中间层与基体碳不能充分反应形成稳定的接头,保温90min和120min时导致中间层生成的碳化物含量逐渐增多造成接头脆性增加,并且有大量孔洞出现,使连接接头的结合强度下降,因此最佳的保温时间为60min。（4）在一系列接头制备工艺中选取NbTaMoW+15%（Ni+Si）为中间层,烧结温度1600℃,烧结压力25MPa,保温60min的C/C复合材料接头,此条件的接头力学性能最优。将相同条件下制备的连接接头在真空中1000℃保温3h,测其剩余强度最高为25.3MPa。说明用NbTaMoW+（Ni+Si）中间层制备的C/C复合材料连接接头在1000℃下热处理后仍能保留较高的强度。
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