氮化硼增强二氧化硅基陶瓷(Si O2-BN)是一种先进的复相陶瓷材料,在保持良好透波性能的同时,具有比单一成分陶瓷更高的力学性能与抗高温烧蚀性能,满足航空航天领域超高速飞行器对陶瓷材料更为苛刻的要求。在实际应用中,Si O2-BN陶瓷常作为功能构件与TC4合金基体进行钎焊连接使用。然而,Si O2-BN陶瓷与TC4合金的钎焊连接存在界面反应不充分,钎焊过程中TC4合金中Ti元素过量溶解导致的脆性相过多以及接头残余应力大等难题,限制了Si O2-BN陶瓷性能的发挥与应用。因此,本课题采用陶瓷表面状态调控、表面原位生长碳纳米管(CNTs)以及CNTs增强泡沫镍复合中间层辅助钎焊连接对上述问题进行解决,实现了Si O2-BN陶瓷与TC4合金的高质量连接。基于BN在氢氟酸中可以稳定存在的原理,通过氢氟酸对Si O2-BN陶瓷表面状态进行调控,提高表面BN含量增强陶瓷与钎料的界面反应。BN颗粒数量的增加会加大生成Ti B晶须的含量,在反应层原位合成的Ti B晶须可以大大增强界面结合力以及反应层的强度。研究表明,在一定腐蚀时间内,随腐蚀时间增长BN颗粒含量增加,在腐蚀时间为5min时,BN颗粒含量达到最大,Si O2基体被腐蚀出孔洞,钎料渗入陶瓷内部形成钉扎,此时所形成的Ti B晶须长度达30μm,基本覆盖整个陶瓷表面,接头强度提高到29.6MPa。为解决焊缝中脆性化合物过于连续的问题,通过在陶瓷表面原位合成CNTs的方法,利用CNTs与活性钎料良好的润湿性,改善钎料在陶瓷表面的铺展情况,并引导钎料与Si O2基体进行更为紧密的结合,增强陶瓷界面反应,强化反应层强度,消除未焊合缺陷。脱落进入钎料中的部分CNTs可以细化陶瓷侧相的尺度,并对陶瓷侧强度与应力进行调控。当Si O2-BN陶瓷表面CNTs沉积时间为15min时,陶瓷侧连续相细化程度最为均匀,接头最优强度为35.3MPa。基于CNTs可有效降低金属基体热膨胀系数的原理,采用CNTs增强泡沫镍中间层辅助钎焊Si O2-BN陶瓷与TC4合金,对残余应力进行缓解。泡沫镍可以有效消耗过度溶解的Ti元素,并且三维网络状结构可以防止连续脆性化合物层的形成,但接头中Ti2Ni相仍较为连续。通过利用CNTs对泡沫镍的强化作用,泡沫镍可以均匀分布于焊缝之中,破坏接头相成分的连续性,接头由细小均匀的相组成。并且CNTs较低的热膨胀系数将大幅降低钎料与陶瓷的热错配,有效缓解接头残余应力,接头强度最大可达49.7MPa。当CNTs增强泡沫镍中间层与CNTs优化陶瓷的方法配合使用,对整个焊缝界面的调节作用更好,接头强度提高到67.2MPa。通过研究CNTs与Ti元素的界面行为,发现CNTs在钎焊温度下与Ti不反应,可以稳定存在于焊缝之中。