C/C復合材料由于其低密度,高溫下保持較高的強度,抗燒蝕性能優(yōu)異和熱膨脹系數(shù)低等特性,在航空航天領域得以使用。目前這些領域大多以金屬或合金材料為主,比如金屬Nb。因此考慮C/C復合材料與金屬的連接。目前,C/C與金屬的連接方法中,釬焊連接研究較為廣泛,然而釬焊接頭中殘余應力的緩解是一個挑戰(zhàn),因此本文擬采用C/C復合材料表面處理的方法輔助釬焊過程,以降低接頭中的殘余應力,提升連接性能。本文采用預氧化及化學氣相沉積（CVD）原位生長碳納米管（CNT）的方式,輔助AgCuTi釬料連接C/C復合材料與金屬Nb。通過掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDS）、X射線衍射（XRD）、透射電鏡（TEM）和萬能試驗機探究了C/C表面狀態(tài)及其對潤濕性和連接接頭的影響,結果表明預氧化在C/C表面形成了圍繞碳纖維的深度可控的環(huán)形間隙,CVD處理在C/C表面及間隙合成了多壁CNTs。試驗發(fā)現(xiàn),液態(tài)釬料在原始C/C表面鋪展10min潤濕角為25°,預氧化后潤濕性變差,為31°,而生長CNTs后潤濕性提升明顯,為9°。表面處理后釬焊接頭界面結構得到優(yōu)化,C/C側界面由平直變?yōu)榻䴘B界面,且在界面附近形成了細小TiC顆粒的... 

【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

C/C復合材料噴管然而，C/C復合材料制造困難、價格高昂，且不易變形，難以加工，制約了

1.2.1 C/C 復合材料的擴散連接擴散連接是在較高的溫度，施加或不施加壓力的條件下，通過原子擴散以及化學反應，實現(xiàn)兩種或同種材料的連接。根據(jù)被連接的兩個材料的性質(zhì)不同，材料之間可以選擇添加或者不添加中間層。對于 C/C 復合材料自身擴散焊接，通常采用添加中間層的手段來完成，對于 C/C 復合材料與金屬材料的擴散焊接，既可以選擇添加中間層也可以不添加中加層來完成。C/C 復合材料自身擴散連接早期獲得較多的研究。M. Salvo 等人[13]通過采用Si、Al 和 Ti 作為中間層，分別在 1693K 保溫 90min、1273K 保溫 45min 和 1693K保溫 45min 和 90min 無壓力的條件下，對 C/C 復合材料自身進行擴散連接。分析發(fā)現(xiàn)，三種中間層與 C/C 復合材料的界面處形成了金屬碳化物層，這是實現(xiàn)連接的關鍵。然而觀察發(fā)現(xiàn)，在 C/C-Si-C/C 焊縫中存在裂紋，而在 C/C-Ti-C/C 焊縫中存在大量孔洞，如圖 1-2 所示，因此焊后接頭強度不理想，盡管后續(xù)的C/C-Al-C/C 焊縫中不存在明顯的缺陷，但其抗剪強度僅為 10MPa。(a)(b)

4C 含量對不同連接溫度下 C/C 復合材料膠接接頭的4 室溫剪切強度隨粘接劑中 SiC 晶須(a)和 CNT(b)含量材料的釬焊母材不熔，而釬料熔化，通過熔化的釬料在母生相互作用，包括母材向釬縫的溶解或擴散方法。陶瓷或復合材料等非金屬自身或者與金(b)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]SiO2f/SiO2復合材料與金屬鈮環(huán)形釬焊接頭的殘余應力數(shù)值模擬[J]. 郭紹慶,吳世彪,熊華平,陳波.  焊接學報. 2017(03)
[2]AgCuTi釬焊炭/炭復合材料的組織結構[J]. 楊凌云,易茂中,冉麗萍,葛毅成,彭可.  粉末冶金材料科學與工程. 2015(05)
[3]炭布疊層穿刺C/C復合材料螺栓連接件微觀組織和力學性能[J]. 王杰,李克智,郭領軍,李賀軍,李偉,高全明,李照謙.  固體火箭技術. 2012(02)
[4]航天航空用難熔金屬材料的研究進展[J]. 鄭欣,白潤,王東輝,蔡曉梅,王峰,夏明星,喻吉良.  稀有金屬材料與工程. 2011(10)
[5]復合釬料釬焊Al2O3接頭剪切應力場的數(shù)值模擬[J]. 李雅范,楊建國,姬書得,吳京洧,方洪淵.  焊接學報. 2011(08)
[6]C/C復合材料與鎳基高溫合金連接接頭的力學性能和微觀結構[J]. 郭領軍,郭琛,李賀軍,李克智.  稀有金屬材料與工程. 2011(01)
[7]2D-C/C復合材料氧化動力學模型及其氧化機理[J]. 郭偉明,肖漢寧,田榮一安.  復合材料學報. 2007(01)
[8]短切炭纖維/酚醛樹脂膠粘劑的配方研究[J]. 劉毅佳,鄭亞萍,崔紅,劉紅林.  固體火箭技術. 2006(06)
[9]短纖維增強金屬基復合材料的彈性模量和屈服強度[J]. 江中浩,連建設,董尚利,揚德莊.  復合材料學報. 1999(04)

博士論文
[1]C/C復合材料與TC4釬焊接頭組織及性能研究[D]. 秦優(yōu)瓊.哈爾濱工業(yè)大學 2007

碩士論文
[1]C/C復合材料表面生長CNTs及與Ti600釬焊工藝及機理研究[D]. 朱泳安.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[2]C/C復合材料與金屬Mo連接[D]. 于奇.中南大學 2012



本文編號：2905642