SiC/MgO-Al2O3-SiO2/Sic体系焊接和性能研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:game780
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陶瓷材料的连接技术,即通过连接基本形状的陶瓷构件来获得大尺寸或复杂形状的陶瓷制品,由于其成本低,操作简便等优点越来越受到人们的重视。其意义可与焊接技术在金属材料中的作用相比拟。   本实验选择MgO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃作为连接用料,来连接碳化硅基体;并利用组分间相互反应的原理并参照MgO-Al2O3-SiO2三元相图,设计混合浆料作为中间相。首先我们通过分析MgO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃和母体碳化硅材料各方面性能和结构差异,在确认具有相近的性能之后对其进行润湿性测试,在合适的反应的温度1500℃左右时我们发现润湿角可以达到20度左右,说明该微晶玻璃对碳化硅具有良好的润湿性。   在有良好润湿性的基础上,我们具体研究了各个连接工艺在不同连接温度对连接性能的影响,结合实验,确定最佳的烧成温度是1500℃,最佳保温时间是2h,最佳升温速率是1℃/min;此时的连接强度最高可达到184.8±3MPa。   此外研究了碳化硅材料的表面抛光度和连接剂体系中酚醛树脂的含量的变化对连接性能的影响:碳化硅材料表面抛光度越高,获得的连接强度越低;连接剂中含有酚醛树脂越多,获得的连接强度越低。   采用XRD和SEM分析研究了烧成温度、保温时间、升温速率以及别的外界工艺条件对连接界面微观结构和性能的影响:在材料连接反应过程中首先在界面上SiC材料会在1500℃左右产生氧化现象,得到的SiO2和反应连接剂结合,在后续反应中与连接层形成玻璃相而连接,因此会在连接界面产生少许富含SiO2层;同时碳化硅表面的氧化程度影响着连接界面的强度;且反应时间的长短影响着碳化硅材料在烧成过程中表面的氧化,从而影响了连接的结果。   并且从连接界面微观结构中我们也可以看出,抛光度增加会破坏碳化硅材料表面氧化层,产生较低的连接强度;而酚醛树脂的加入则会产生大量气泡,增加增加连接层厚度,导致连接层结构疏松,自身强度减弱,不利于连接反应。
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