【摘要】：針對(duì)Si C陶瓷釬焊過程中母材與金屬基釬料顯著的物理性質(zhì)差異會(huì)引發(fā)較大的殘余應(yīng)力問題,本文從調(diào)節(jié)釬縫熱膨脹系數(shù)的角度出發(fā),配制了可實(shí)現(xiàn)原位合成Ti B晶須與Ti C顆粒的Ag Cu Ti/B4C復(fù)合釬料,并將其應(yīng)用到Si C/Si C與Si C/Nb的連接體系中,提升了相應(yīng)的釬焊接頭的可靠性。通過試驗(yàn)結(jié)果與理論分析得到了復(fù)合釬料釬焊Si C陶瓷接頭的強(qiáng)化機(jī)制與形成機(jī)理。在Si C/Si C體系中,分別利用含B4C質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%,1%,1.5%,2%四種成分的Ag Cu Ti復(fù)合釬料對(duì)Si C/Si C實(shí)現(xiàn)釬焊連接。研究了工藝參數(shù)對(duì)Si C/Si C接頭組織與力學(xué)性能的影響,分析了接頭的斷裂位置與裂紋擴(kuò)展路徑,建立了工藝、接頭組織與力學(xué)性能的聯(lián)系。一定范圍內(nèi)提升釬焊溫度、延長保溫時(shí)間均有利于釬縫原位合成Ti B與Ti C反應(yīng)的充分進(jìn)行,從而緩解接頭物理性質(zhì)的錯(cuò)配,緩解殘余應(yīng)力,提升接頭強(qiáng)度。此時(shí)對(duì)應(yīng)的Si C/Si C彎曲試件斷裂路徑與釬縫呈45°夾角,斷裂主要發(fā)生在兩側(cè)的陶瓷母材上。而參數(shù)過高會(huì)導(dǎo)致界面反應(yīng)過于劇烈,從而惡化接頭性能,此時(shí)接頭主要斷裂在反應(yīng)層上。在相同釬焊條件下,含1.5wt.%B4C成分的復(fù)合釬料對(duì)應(yīng)接頭性能最佳,優(yōu)化工藝參數(shù)為950℃,保溫10min時(shí),接頭平均強(qiáng)度達(dá)到140MPa,比純Ag Cu Ti釬料能達(dá)到的最高接頭強(qiáng)度高出52%。利用復(fù)合釬料對(duì)Si C/Nb母材體系實(shí)現(xiàn)了可靠的釬焊連接。由釬焊工藝對(duì)接頭組織與性能影響的研究可知,Nb側(cè)界面為固溶體組織,故塑韌性較好。接頭質(zhì)量主要由Si C側(cè)界面反應(yīng)與釬縫中心區(qū)反應(yīng)共同決定。當(dāng)Si C側(cè)形成良好冶金結(jié)合,同時(shí)釬縫中原位合成大量彌散的Ti B與Ti C時(shí),接頭剪切強(qiáng)度最高可達(dá)98MPa,對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)為890℃,保溫10min。利用純Ag Cu Ti釬料與不同成分的復(fù)合釬料釬焊Si C/Nb,相同工藝參數(shù)下最佳成分復(fù)合釬料對(duì)應(yīng)接頭強(qiáng)度比純金屬釬料對(duì)應(yīng)強(qiáng)度提高了近60%。純金屬釬料與含1wt.%B4C復(fù)合釬料對(duì)應(yīng)釬縫熱膨脹系數(shù)較大,試件在高水平殘余應(yīng)力作用下以圓弧形路徑完全斷裂于陶瓷母材;含1.5wt.%B4C釬料對(duì)應(yīng)釬縫熱膨脹系數(shù)顯著降低,同時(shí)釬縫還保持較好的塑性,此時(shí)接頭呈復(fù)合式斷裂,裂紋由Si C擴(kuò)展至釬縫,釬縫的塑性變形與晶須顆粒的聯(lián)合作用會(huì)阻礙裂紋擴(kuò)展;含2wt.%B4C成分的釬料雖然對(duì)應(yīng)釬縫的熱膨脹系數(shù)很低,但釬縫的彈性模量顯著提高,且塑性變差不利于應(yīng)力釋放,最終接頭在界面處斷裂。
【圖文】：

經(jīng)歷大幅度溫差變形小，且耐空間粒子輻射，因此足服役要求的反射鏡體，如圖 1-1 所示。再如石油化工了 SiC 材料，以滿足在高溫下部件仍保證足夠的抗壓性，，SiC 常作為核反應(yīng)堆的殼體材料之一，同樣是發(fā)揮著

圖 1-2 反應(yīng)成形焊接頭組織圖[9]也是連接SiC陶瓷材料的主要方法，加較大外力，因此適用于對(duì)焊接接利用AgCuTi釬料對(duì)SiC陶瓷進(jìn)行釬焊控制在10~60min之間，對(duì)焊接接頭。結(jié)果表明在保溫時(shí)間一定時(shí)，接面的反應(yīng)趨于充分，保證了反應(yīng)層保溫10min時(shí)，接頭彎曲強(qiáng)度最高達(dá)，從而增大了殘余應(yīng)力，使接頭強(qiáng)的Zhao Lei等人[12]利用AgCuTi活金的釬焊。釬焊界面中生成了Ti-Cu50℃，保溫15min時(shí)，接頭剪切強(qiáng)度在陶瓷基體的近縫區(qū)一側(cè)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG454

【參考文獻(xiàn)】

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1 倪丁瑞;耿林;鄭鎮(zhèn)洙;;原位混雜增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備與組織分析[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期

2 高勁松;申振峰;王笑夷;王彤彤;陳紅;鄭宣鳴;;SiC空間反射鏡材料及其表面改性技術(shù)現(xiàn)狀分析[J];中國光學(xué)與應(yīng)用光學(xué);2009年02期

本文編號(hào)：2706894