C_SiC复合材料与TC4钛合金的钎焊工艺及机理研究

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1、硕士学位论文C/SiC复合材料与TC4钛合金的钎焊工艺及机理研究TECHNOLOGYANDMECHANISMOFBRAZINGC/SICCOMPOSITEANDTC4TITANIUMALLOY郑瑞青哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TG454学校代码：10213国际图书分类号：621.791.1密级：公开硕士学位论文C/SiC复合材料与TC4钛合金的钎焊工艺及机理研究硕士研究生：郑瑞青导师：冯吉才教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单

2、位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG454U.D.C:621.791.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTECHNOLOGYANDMECHANISMOFBRAZINGC/SICCOMPOSITEANDTC4TITANIUMALLOYCandidate：ZhengRuiqingSupervisor：Prof.FengJicaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：

3、MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要C/SiC复合材料作为一种新型材料在航空航天等领域具有广泛的应用，其具有密度低、高温性能强、高强度等突出优点。钛合金具有高强、高韧和耐高温等优良特性。将二者连接可以获得重量较

4、轻、高温性能较好的火箭发动机的喷管结构，发动机的工作效率得到有效提高。但二者物理和化学相容性较差，为解决连接接头力学性能差问题，本文对C/SiC复合材料与TC4钛合金进行钎焊连接，通过设计优化SiC多孔陶瓷和置氢TC4中间层体系实现了钎焊接头力学性能的提高。对试验结果进行分析，并配合理论计算，分析了典型界面结构、工艺参数对力学性能和界面结构影响规律、揭示界面产物形成的热力学因素，解明接头的断裂机制，确定了界面演化规律，并对中间层对钎焊接头的增强机理进行探讨。采用AgCu/SiC多孔陶瓷/AgCuTi复合

5、中间层，从结构上调节接头线胀系数。接头典型界面结构为TC4钛合金/α-Ti+β-Ti/TixCuy化合物/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/Ti5Si3+TiC/SiC多孔陶瓷/TiC+Ti5Si3/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/Ti5Si3+TiC/C/SiC复合材料。随着工艺参数的提高，接头抗剪强度先增大后减小，当T=860℃/t=10min时，接头抗剪强度达到最大值89MPa。在不同工艺参数下，接头断裂位置不变，均发生在C/SiC复合材料侧。采用AgCu/置

6、氢TC4钛合金/AgCu复合中间层，从组织方面调节界面组织分布。接头典型界面结构为TC4钛合金/α-Ti+β-Ti/TixCuy化合/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/α-Ti+β-Ti/0.3wt%置氢TC4/α-Ti+β-Ti/TixCuy化合物/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/Ti5Si3+TiC/C/SiC复合材料。在保温时间10min，钎焊温度T=860℃、880℃、900℃时，接头抗剪强度分别高达110MPa、91MPa和63MPa，约为采用AgCu钎料

7、未添加中间层钎焊的2倍。采用AgCu/SiC多孔陶瓷/AgCu/置氢TC4钛合金/AgCu复合中间层，所得接头典型结构为TC4钛合金/α-Ti+β-Ti/TixCuy化合物/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/Ti5Si3+TiC/SiC多孔陶瓷/TiC+Ti5Si3/TixCuy化合物/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/α-Ti+β-Ti/置氢TC4/α-Ti+β-Ti/TixCuy化合物/Cu(s.s)+Ag(s.s)/TixCuy化合物/Ti5Si3+TiC/C/

8、SiC复合材料。当T=860℃/t=10min时，接头抗剪强度最高，达到121MPa。SiC多孔陶瓷中间层主要从结构上调节接头线胀系数，置氢TC4中间层从组织方面调节界面组织分布，二者同时作用，大大提高了接头的力学性能。关键词：C/SiC复合材料；TC4钛合金；SiC多孔陶瓷；置氢TC4I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractC/SiCcompositewhichhasalowdensity,hightemperatureresis