本文選題：SiC陶瓷 + 真空釬焊��； 參考：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：SiC/SiC復(fù)合材料由于高溫強度高、熱膨脹系數(shù)低、化學(xué)穩(wěn)定性和抗輻照能力好等特點被認(rèn)為是核反應(yīng)堆用高溫部件的理想候選材料。然而,要獲得大尺寸的SiC/SiC復(fù)合材料復(fù)雜構(gòu)件,需要通過材料連接來實現(xiàn)。本文采用具有較低中子吸收截面系數(shù)的高硅鋁合金釬料對SiC塊體進行了真空釬焊試驗。研究了硅含量對釬料的顯微組織、力學(xué)性能及在SiC表面的潤濕性的影響,在優(yōu)化硅含量的基礎(chǔ)上,研究了添加第三元素(Ti、Cr)對釬料及接頭性能的影響。研究結(jié)果表明:(1)Al-40Si、Al-50Si和Al-60Si(wt.%)這三種釬料的微觀組織均由初生Si及Al+Si共晶組織組成,并且隨著Si含量的增多,初生Si的尺寸及數(shù)量均增大,合金的顯微硬度也隨之增加。合金的抗壓強度隨著Si含量的增加而減少,說明共晶組織含量越多,釬料合金抗壓能力越強。三種釬料均對SiC具有良好的潤濕性,而Al-50Si釬料在SiC表面的潤濕角最小,說明Al-50Si是用于SiC連接的較佳成分。Al-50Si釬料釬焊連接SiC接頭的剪切強度為73.76 MPa。(2)在Al-50Si釬料中加入Ti(2,6,10,14 wt.%)進行合金化改性,得到的釬料組織中除了初生Si及Al+Si共晶組織之外,還有TiSi2相。Al-50Si-xTi釬料中的Ti可減少初生Si的尺寸和數(shù)量,使組織更加均勻。隨著Ti含量的增加,合金的硬度和抗壓強度均逐漸增大。用含Ti的Al-50Si釬料連接SiC陶瓷的接頭剪切強度均高于不加Ti的接頭,并且在Ti的加入量為6 wt.%時,獲得的釬焊接頭剪切強度最高,為138.98 MPa。接頭剪切斷口斷裂方式主要由脆性斷裂和韌性斷裂兩種方式結(jié)合。(3)在Al-50Si釬料中加入Cr(2,6,10,14wt.%)進行釬料改性,合金微觀組織由初生Si、Al+Si共晶組織和CrSi2組成。隨著Cr含量的增加,初生Si的含量不斷減少,板條狀初生Si逐漸細(xì)化。合金的硬度和抗壓強度隨著Cr含量的增加而增大。用含Cr的Al-50Si釬料連接SiC陶瓷的接頭剪切強度均高于不加Cr的接頭,在Cr含量為10 wt.%時,接頭的剪切強度可達186.52 MPa。接頭剪切斷口斷裂方式主要由脆性斷裂和韌性斷裂兩種方式結(jié)合。
[Abstract]:SiC/SiC composites are considered to be ideal candidates for high temperature components for nuclear reactors due to their high temperature strength, low thermal expansion coefficient, good chemical stability and good radiation resistance.However, in order to obtain large-scale SiC/SiC composite complex components, it is necessary to achieve by means of material connection.The vacuum brazing test of SiC block was carried out by using high silicon aluminum alloy filler metal with low neutron absorption cross section coefficient.The effects of silicon content on microstructure, mechanical properties and wettability of SiC were studied.The results show that the microstructure of the three brazing alloys is composed of primary Si and Al-Si eutectic structure. With the increase of Si content, the size and quantity of primary Si increase and the microhardness of the alloy increases.The compressive strength of the alloy decreases with the increase of Si content, which indicates that the higher the eutectic structure content, the stronger the compressive strength of the brazing alloy.All the three solders have good wettability to SiC, and Al-50Si solders have the smallest wetting angle on SiC surface.There is also Ti in TiSi2 phase. Al-50Si-xTi solder can reduce the size and quantity of primary Si and make the microstructure more uniform.The hardness and compressive strength of the alloy increase with the increase of Ti content.The shear strength of Al-50Si solder joining SiC ceramics with Ti is higher than that without Ti, and the highest shear strength of 138.98 MPA is obtained when Ti content is 6 wt.%.The fracture mode of joint shear fracture is mainly made up of brittle fracture and ductile fracture. The brazing alloy is modified by adding CrP2O6101014wt. into Al-50Si solder. The microstructure of the alloy is composed of primary Si-Al-Si eutectic structure and CrSi2.With the increase of Cr content, the content of primary Si decreases and the laminated primary Si gradually refines.The hardness and compressive strength of the alloy increase with the increase of Cr content.The shear strength of the joints with Al-50Si solder containing Cr is higher than that of the joints without Cr. The shear strength of the joints can reach 186.52 MPA when Cr content is 10 wt.%.The fracture mode of joint shear fracture is mainly composed of brittle fracture and ductile fracture.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG407

【參考文獻】

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本文編號：1739926