【摘要】：針對Si C陶瓷釬焊過程中母材與金屬基釬料顯著的物理性質差異會引發(fā)較大的殘余應力問題,本文從調節(jié)釬縫熱膨脹系數的角度出發(fā),配制了可實現(xiàn)原位合成Ti B晶須與Ti C顆粒的Ag Cu Ti/B4C復合釬料,并將其應用到Si C/Si C與Si C/Nb的連接體系中,提升了相應的釬焊接頭的可靠性。通過試驗結果與理論分析得到了復合釬料釬焊Si C陶瓷接頭的強化機制與形成機理。在Si C/Si C體系中,分別利用含B4C質量分數為0%,1%,1.5%,2%四種成分的Ag Cu Ti復合釬料對Si C/Si C實現(xiàn)釬焊連接。研究了工藝參數對Si C/Si C接頭組織與力學性能的影響,分析了接頭的斷裂位置與裂紋擴展路徑,建立了工藝、接頭組織與力學性能的聯(lián)系。一定范圍內提升釬焊溫度、延長保溫時間均有利于釬縫原位合成Ti B與Ti C反應的充分進行,從而緩解接頭物理性質的錯配,緩解殘余應力,提升接頭強度。此時對應的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)生在兩側的陶瓷母材上。而參數過高會導致界面反應過于劇烈,從而惡化接頭性能,此時接頭主要斷裂在反應層上。在相同釬焊條件下,含1.5wt.%B4C成分的復合釬料對應接頭性能最佳,優(yōu)化工藝參數為950℃,保溫10min時,接頭平均強度達到140MPa,比純Ag Cu Ti釬料能達到的最高接頭強度高出52%。利用復合釬料對Si C/Nb母材體系實現(xiàn)了可靠的釬焊連接。由釬焊工藝對接頭組織與性能影響的研究可知,Nb側界面為固溶體組織,故塑韌性較好。接頭質量主要由Si C側界面反應與釬縫中心區(qū)反應共同決定。當Si C側形成良好冶金結合,同時釬縫中原位合成大量彌散的Ti B與Ti C時,接頭剪切強度最高可達98MPa,對應的工藝參數為890℃,保溫10min。利用純Ag Cu Ti釬料與不同成分的復合釬料釬焊Si C/Nb,相同工藝參數下最佳成分復合釬料對應接頭強度比純金屬釬料對應強度提高了近60%。純金屬釬料與含1wt.%B4C復合釬料對應釬縫熱膨脹系數較大,試件在高水平殘余應力作用下以圓弧形路徑完全斷裂于陶瓷母材;含1.5wt.%B4C釬料對應釬縫熱膨脹系數顯著降低,同時釬縫還保持較好的塑性,此時接頭呈復合式斷裂,裂紋由Si C擴展至釬縫,釬縫的塑性變形與晶須顆粒的聯(lián)合作用會阻礙裂紋擴展;含2wt.%B4C成分的釬料雖然對應釬縫的熱膨脹系數很低,但釬縫的彈性模量顯著提高,且塑性變差不利于應力釋放,最終接頭在界面處斷裂。
【圖文】：

經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 常作為核反應堆的殼體材料之一，同樣是發(fā)揮著

圖 1-2 反應成形焊接頭組織圖[9]也是連接SiC陶瓷材料的主要方法，加較大外力，因此適用于對焊接接利用AgCuTi釬料對SiC陶瓷進行釬焊控制在10~60min之間，對焊接接頭。結果表明在保溫時間一定時，接面的反應趨于充分，保證了反應層保溫10min時，接頭彎曲強度最高達，從而增大了殘余應力，使接頭強的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，接頭剪切強度在陶瓷基體的近縫區(qū)一側。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG454

【參考文獻】

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1 倪丁瑞;耿林;鄭鎮(zhèn)洙;;原位混雜增強鈦基復合材料的制備與組織分析[J];北京科技大學學報;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現(xiàn)狀分析[J];中國光學與應用光學;2009年02期

本文編號：2706894