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Si O2-BN是导弹天线罩的主要材料,Invar合金具有容易加工成型等优点是导弹天线罩过渡环的主要材料,在工程中通常要连接二者充分发挥各自的优异性能。目前利用活性钎料对二者进行钎焊连接是比较普遍的焊接方法。但是焊接时Invar中的Fe、Ni元素会向焊缝中溶解并与Ti元素反应生成大面积的脆性化合物带,焊缝中较多化合物会对钎焊接头的塑性变形能力产生不利影响,导致钎焊接头有较大的残余应力甚至出现裂纹。石墨烯作为新型二维材料,厚度很薄并且垂直于基体生长的石墨烯有较高的化学活性,与Ti元素有很好的亲和力。本课题首先在Invar表面垂直生长少层石墨烯,一方面阻隔Fe、Ni元素向液态钎料中的过度溶解,另一方面与活性Ti元素反应,避免接头界面中出现大面积的Fe-Ti、Ni-Ti脆性化合物带,增加接头的塑性变形能力,缓解接头残余应力,提高力学性能。本文采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法在Invar合金表面原位垂直生长少层石墨烯,探索出生长石墨烯的最佳工艺参数:生长温度为800℃,气体流量比CH4:Ar=20:80,混合气体总压强为900Pa,射频功率为200W,生长时间为60min。采用拉曼光谱对少层石墨烯进行表征,通过对ID/IG以及I2D/IG的比值分析,表明最优工艺参数下制备的石墨烯,层数较少且缺陷较少。TEM结果表明制备的少层石墨烯呈透明状,尺寸为纳米级,选区电子衍射结果表明制备的少层石墨烯具有多晶石墨的特征,HRTEM结果表明,制备的少层石墨烯层数约为6~8层,原子层面间距为0.34nm,与多晶石墨的原子面间距相符。综合拉曼光谱、TEM及HRTEM的结果,最优生长工艺下成功制备出了原子层数为6~8层、缺陷较少的少层石墨烯。利用Ag Cu Ti钎料对原位垂直生长石墨烯的Invar合金(记为Invar-G)进行润湿实验,研究了Ag Cu Ti/Invar-G体系界面组织结构随保温温度变化的演变规律。利用Ag Cu Ti钎料钎焊Invar-G与Si O2-BN复合陶瓷,分析了钎焊接头典型界面组织,探究了焊接工艺参数对Invar-G/Si O2-BN界面组织演变以及接头力学性能的影响,最佳焊接工艺参数为:保温温度T=860℃,保温时间t=10min,该工艺参数对应的最佳抗剪强度为25MPa,随着钎焊温度的升高、保温时间的延长,焊接接头抗剪强度均先增加后减少。与未生长石墨烯的Invar/Si O2-BN接头界面组织相比,生长石墨烯后界面中大面积的脆性化合物带消失,Fe2Ti+N i3Ti呈小块状相弥散分布在界面中,抗剪强度由21MPa提高到25MPa,断裂位置均发生在Si O2-BN母材上,断口形貌差别不大。保温温度860℃、保温时间10min时,Invar合金自身钎焊界面中,添加石墨烯后Fe2Ti+N i3Ti含量显著下降,接头抗剪强度由未生长石墨烯的163 MPa提高到205MPa。通过Invar合金的自身钎焊,证实了Invar合金表面生长石墨烯的确能够抑制Fe-Ti、Ni-Ti脆性化合物的大量生成,优化界面组织结构,进而提高接头力学性能。通过热力学计算了C、Fe、Ni与Ti的反应吉布斯自由能,并通过透射电镜以及高分辨分析了石墨烯与Ti的相互作用。石墨烯可以与Ti反应生成少量Ti C相,抑制Fe、Ni与Ti的剧烈反应,少量不连续分布的Fe2Ti+N i3Ti也有助于强化接头力学性能。