sic陶瓷活性钎焊连接

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1、摘要捅要厂、／SiC陶瓷因具有线膨胀系数小、高温强度及抗氧化性能好等优异性能，在航空航天>化工，原子能等领域有广泛的应用前景。但SiC陶瓷脆性高，延展性低，难以进行变形和切削加工，因此，SiC陶瓷的工程应用还需要解决许多问题，其中SiC陶瓷与其它材料的连接技术就是迫切需要解决的问题之一。当前，研究较多的陶瓷与其它材料的连接技术有活性钎焊法、扩散焊法、粘接法和金属化法等。其中活性钎焊法是一种研究最多的方法，它具有连接强度高、操作简单，应用面广的特点。P在SiC陶瓷的活性钎焊法研究中，活性钎料的研制是关

2、键之一，而研制可满足在高温条件下使用要求的钎料又是SiC陶瓷钎焊连接研究的一个重要方向。活性钎焊法主要是利用钎料中可与陶瓷材料发生界面反应的活性元素(例如：Ti、zr等)在钎焊过程中与陶瓷反应，实现陶瓷与其他材料的连接。本文研究了活性元素Ti与SiC的反应机理。采用纯Ti粉和CuTi粉与SiC陶瓷在真空条件下进行反应，利用x射线衍射(Ⅺm)等方法对反应产物进行了分析研究。／结果表明：在真空中，纯“粉与SiC陶瓷在700。C和900℃处理后，未发现有Ti与、SiC反应的生成物Tic和Ti5si3存在，

3、只是发现：在900℃处理后，Ti的某些晶面衍射强度较强，这说明Ti在SiC陶瓷上某些晶面上出现了优先生长；但是将Ti粉与SiC陶瓷在1000℃时保温60分钟后，则发现在界面上有Ti与SiC反应的生成物TiC生成，这是因为在该温度下Ti与SiC发生了反应；实验还观察到：在真空状态下，CuTi合金粉与SiC陶瓷在900℃保温30分钟，界面上就有SiC和Ti的反应产物TiC和Ti5si3存在。与纯Ti粉相比，cun合金粉末与SiC陶瓷可以在较低的温度下发生反应。、，要实现SiC陶瓷与其它材料连接，钎料对S

4、iC陶瓷润湿是活性钎焊连接的必要条件，对此本文主要研究了cu基钎料、Pd基钎料对SiC陶瓷的润湿情况。用CuAlSiTi钎料对SiC陶瓷进行了润湿研究，发现元素Ti含量显著影响钎料对SiC陶瓷的润湿性。通过扫描电子显微镜和x射线衍射仪对润湿界面进行了观察，发现在界面上存在一个富含TiC的薄层和一个含cu较多的过渡层。经试验分析表明：在润湿过程中，钎料中的元素Cu、Ti以及SiC陶瓷中的元素Si、C发生了相互扩散；同时，Ti与SiC发生了化学反应，生成了TiC，这些过程促进了CuAlSiTi钎料对Si

5、C陶瓷的润湿。摘要在Pd基钎料的润湿研究中，采用PdAgMn箔与不同厚度的Ti箔叠加以得到含Ti量不同的PdAgMn+Ti钎料。／结果表明：在真空中，该钎料在11804C保温5分钟，在SiC陶瓷表面润湿角为60‘；在1280"(3保温5分钟，润湿角达到5。。利用X射线衍射仪对润湿界面进行了分析，结果表明，润湿界面存在Pd和Sj的化合物Pdloo-。Si。以及TiC，这说明PdAgMn+Ti能够与SiC陶瓷发生反应，与SiC陶瓷形成冶金结合。实验中还用不含Ti的PdAgMn钎料对涂Ti和不涂Ti的两种

6、SiC陶瓷样品，在同样温度下，作了高真空和低真空两种条件下润湿试验。结果表明：在高真空和低真空两种试验条件下，PdAgMn钎料对涂Ti的SiC陶瓷样品均润湿良好，而对不涂Ti的SiC陶瓷样品则不润湿。y用Cu基钎料对SiC陶瓷与Nb合金、以及SiC陶瓷与SiC陶瓷进行了钎焊连接，并对接头的微观组织、形成机理和高温强度进行了研究。结果表明：使用Cu基钎料可以实现SiC陶瓷和Nb合金的连接以及SiC陶瓷之间的连接。在试验温度范围内，SiC陶瓷与Nb合金的接头强度随钎焊温度升高呈上升趋势。通过扫描电子显微

7、镜观察发现；接头呈层状结构，在钎料与SiC陶瓷界面区附近存在一个109m左右的扩散层，性质介于金属与陶瓷之间。这种层状结构对缓解焊接残余应力十分有利。在500℃进行强度测试：SiC陶瓷与Nb合金钎焊接头的三点抗弯强度为290MPa，SiC陶瓷与SiC陶瓷焊接接头的三点抗弯强度为350MPa，断裂位置均在Sic陶瓷一侧。通过以上的试验，得到如下结论：1．Cu基和Pd基活性钎料润湿SiC陶瓷时，活性元素Ti与SiC陶瓷反应，在界面生成高表面能的TiC，导致陶瓷表面的表面能增大，从而钎料能在高表面能的陶瓷

8、表面铺展润湿。2．在真空条件下利用Cu基钎料以及Pd基钎料能够焊接SiC陶瓷，其中用Cu基钎料连接SiC陶瓷与金属Nb的强度可满足实际应用的技术要求。关键词：SiC陶瓷，钎焊，Cu基钎料，Pd基钎料Abs仃actStudyonReactiveBrazingofSiliconCarbideAbstractSiCceramicischaracterizedbyhighstrengthathightemperatures，goodweal-resistance，lowcoe