【摘 要】
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C/C复合材料因其低密度、高比强度以及优异的高温性能,常作为高温结构材料应用于航空航天领域。在实际应用过程中,由于C/C复合材料的加工性能差,往往需要将其与Nb等高温金属进行连接。目前常采用活性钎焊方法对其进行连接。对于两者的连接,目前还存在着接头中残余应力大导致接头性能弱化以及接头高温性能差等问题。本文采用电泳沉积SiC纳米线的方法对C/C复合材料进行表面处理,之后采用AgCuTi与TiZrNi
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C/C复合材料因其低密度、高比强度以及优异的高温性能,常作为高温结构材料应用于航空航天领域。在实际应用过程中,由于C/C复合材料的加工性能差,往往需要将其与Nb等高温金属进行连接。目前常采用活性钎焊方法对其进行连接。对于两者的连接,目前还存在着接头中残余应力大导致接头性能弱化以及接头高温性能差等问题。本文采用电泳沉积SiC纳米线的方法对C/C复合材料进行表面处理,之后采用AgCuTi与TiZrNiCu钎料钎焊连接了C/C复合材料与Nb。采用TiZrNiCu进行钎焊时,本文通过添加中间层的方法以改善接头性能。当采用AgCuTi钎料钎焊C/C复合材料与Nb时,在880°C/10min的工艺参数下,接头的典型界面组织为:C/C复合材料/TiC/Ti3Cu4/Ag（s,s）+Cu（s,s）/TiCu/Nb。连续的Ti3Cu4层将弱化接头性能。本文采用电泳沉积的方法引入SiC纳米线改善钎料的润湿性与接头界面组织。研究分析了SiC纳米线的引入对接头界面组织的影响以及影响机理。当沉积时间为30s时,接头的室温抗剪强度最高,为48MPa。在此基础上,研究了钎焊温度对接头组织及性能的影响。高温剪切试验表明,采用AgCuTi钎焊所得的接头在高温条件下明显弱化。为了提高接头的高温性能,采用TiZrNiCu钎料对C/C复合材料与Nb进行钎焊,并研究了Cu中间层的加入及其形态对接头界面组织及性能的影响。在900°C/5min的工艺参数下,C/C-TiZrNiCu-Nb接头的典型界面组织为C/C复合材料/（Ti,Zr）C/Ti（s,s）+（Ti,Zr）2（Cu,Ni）/β-Ti/Nb。当加入泡沫Cu中间层后,接头的典型界面组织发生明显变化,基体相变为（Ti,Zr）（Cu,Ni）,其中分布着Ti2Cu+Ni11Zr9相包覆Ti2Cu+Ni10Zr7相的块状组织与Cu51Zr14相。泡沫Cu中间层的加入使得C/C-TiZrNiCu-Nb接头的室温抗剪强度由15MPa升高至35MPa。随着钎焊温度的升高以及保温时间的延长,C/C-TiZrNiCu-泡沫Cu-Nb接头的室温抗剪强度先升高,后降低。当钎焊工艺参数为900°C/5min时,接头抗剪强度最高。当测试温度升高至600°C时,接头的力学性能几乎不受影响。此时,采用TiZrNiCu钎料钎焊所得接头的抗剪强度远高于采用AgCuTi钎料钎焊所得接头的抗剪强度。
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