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◇第十六届全国钎焊及特种连接技术交流会论文集◇
材料与TC4钛合金的接头组织结构
王志平,黄继华,熊进辉,张华,赵兴科
(北京科技大学 材料科学与工程学院,北京100083)
采用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪对接头组织结构进行分析。研究结果表明:在Ag-6AI加入Ti可以提高钎料对复合材料
的润湿性并抑制钎料中AI的氧化,加入短c纤维可以降低接头热应力。在不同工艺条件下.真空钎焊得到了完整的复合接
头,反应生成的钛铝金属问化合物在接头中细小均匀分布,在短c纤维周围原位合成了Ti0。当在Ag一6AI中加入一定质量
分数为的丁j和c,在91o℃保温10rain的最佳工艺条件下得到的最高剪切强度达到90.8MPa。
关键髑:0f/Si0陶瓷基复合材料。钛合金,反应复合钎焊;Ag—AI—Ti—c填充材料
中图法分类号:TB332 文献标识码:^
碳纤维增强SiC陶瓷基复合材料(G/SiC)具有墨C使连接层中原位合成TiC,从而构成复合钎料
优异的高温强度、良好的耐腐蚀、抗氧化、抗热震 钎焊再结晶SiC陶瓷、Cf/SiC陶瓷基复合材料和钛
及耐磨性能,是应用在高温场合的一种重要材料, 合金。钎焊形成的接头具有介于陶瓷和金属之间的
是目前研究最多的作为航空航天发动机使用的陶瓷 热膨胀系数,可以有效地降低接头的残余热应力,
基复合材料。随着现代航天科技等领域的发展,极 提高接头的室温和高温强度。Ag—Cu—Ti钎料是一
为迫切的需要将轻质耐高温的碳纤维增韧碳化硅陶 种润湿性比较好的钎料,但钎焊的连接层中会形成
大块的金属间化合物,不利用接头的性能。
瓷基复合材料与金属连接起来。研究Cf/SiC陶瓷
基复合材料与金属材料特别是钛合金的连接尤其具 为了获得塑性比较好而且没有大块金属间化合
有重要的意义。 物形成的连接接头,本文研究采用(Ag一6A1)+Ti/
目前,Cf/SiC陶瓷基复合材料与金属的连接研C复合钎料连接了Cf/SiC陶瓷基复合材料与钛合
究已成为前沿热点,但是能够很好地将两者连接并 金,利用XRD、EDS、SEM等分析手段,对接头
具有一定的强度的报道比较少。Cf/SiC陶瓷基复合组织结构进行分析研究。并初步测试了接头的剪切
材料与钛合金的连接主要问题在于两者冶金相容性 强度。
差,无法进行直接熔化焊接,而且Cf/SiC复合材
料与钛合金冶金之间膨胀系数差异较大,接头往往 1、试验材料及方法
形成较大热应力,容易开裂。扩散焊、钎焊等是连
接陶瓷与金属比较常用的方法,钎焊对母材的表面 维碳纤维强化”)陶瓷基复合材料与TC4钛合金。Cf/
状况要求较低,可在无压力或小压力的条件下完成 siC陶瓷基复合材料密度为2.0~2.19/cm3,孔隙率
连接,更适合干CCSiC陶瓷基复合材料的连接。国
外学者有用已经开发出来的钎料连接陶瓷与金属,
X
R.Asthana等用CusilABA和TiCuSil钎料实现
了Cf/SiC与多种金属和陶瓷的连接I¨,并对接头组
分数,w%),试样切割成①15mm×3mm的圆柱
织和性能进行了综合研究。国内有比较前沿研究表 体。将复合材料、钛合金试样的待连接面分别用粒
明【20】,在Ag-Cu—Ti钎料中引入一种低膨胀系数度为240和60的SiC砂纸研磨,用丙酮清洗干净后,
的增强相如SiC、TiC、W、碳纤维或加入Ti和石放入温度约为50C的干燥箱中烘干备用。复合钎料
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◇第P六目垒国钎埠Ⅱ特种连接技术交涟舍论文集0
原料为;Ag粉粒度250目、AI扮粒度一200目、Ti 6A1)+Ti+c钎科连
是连接层。图l(C)采片{(Ag
粉粒鹰400目、碳纤维牲度一150目,纯度为97%。接的连接层与钛台金界面,其中上层是连接层,下
粉末均按质量分数称取,先配制成Ag一6AI的粉,再
在此基础上舔加0—10
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