[发明专利]一种钎焊ZrB2-SiC陶瓷的活性非晶钎料及其制备方法和钎焊工艺

权利要求书

1.一种钎焊ZrB₂-SiC陶瓷的活性非晶钎料，其特征在于：所述钎料的组分及含量按原子百分数为：Cu：36.0～42.0％；Ti：30.0～35.0％；Zr：16.0～23.0％；其余为Ni。

2.一种钎焊ZrB₂-SiC陶瓷的活性非晶钎料的制备方法，其特征在于按下列步骤和工艺进行：

(1)将电解铜块(Cu)、海绵钛(Ti)、碘化锆(Zr)和镍片(Ni)粉碎后，在电子天平上按照上述配方称量原材料，Cu、Ti和Ni的纯度在99.9％以上，Zr的纯度达到99.99％以上；

(2)将按上述配方的配料置于DHL-500II型的电弧炉甩带机联合设备中的真空磁控钨极电弧炉中，电弧炉内共有五个工位(半球窝)，三个熔炼合金工位(带磁搅拌)，一个吸铸工位，一个熔炼除气工位，其中熔炼除气工位中放置海绵钛样品，三个熔炼合金工位可同时放三种同配方或不同配方的配料；

(3)熔炼前，先利用机械泵将炉内真空抽至10^-1Pa，保持3分钟，之后打开分子泵将炉内真空抽至6.0×10^-3Pa以上，再充入高纯氩气至-0.05MPa；

(4)试样熔炼前，先将炉内熔炼除气工位中的海绵钛反复熔炼至少4次，以保证充分去除气氛中的氧气；

(5)熔炼试样时，为了加速不同合金元素的互溶和得到均匀的合金成分，启动水冷铜盘下部的感应线圈进行电磁搅拌，在电磁搅拌作用下合金至少反复翻转熔炼4次以上；

(6)电弧熔炼后，对样品进行称重，发现样品的失重在0.1％以内，可以认为合金实际成分与名义成分基本一致，熔炼后的试样即为后续制备非晶态箔片的母合金；

(7)将熔炼得到的母合金样品粉碎后，装入喷嘴为长方形的石英玻璃管内，喷嘴长度为8mm，宽度为1mm；

(8)将装好母合金的石英管装在DHL-500II型的电弧炉甩带机联合设备的甩带机的感应线圈中，再将喷嘴和铜辊表面间的距离调整在2～3mm之间，以保证喷射在铜辊上的液体是平板流，而形成稳定流状态；

(9)关闭炉门，并在感应加热前，采用机械泵将炉内真空抽至10^-1Pa，保持3分钟，之后打开分子泵将炉内真空抽至6.0×10^-3Pa以上，然后再充入高纯氩气至0.01MPa；

(10)开启感应加热电源，将母合金加热至完全熔融态后,保温过热熔体30秒；并在开启感应加热电源的同时开启电机，使铜辊旋转(铜辊直径250mm，宽度40mm)，转速为35m/s；

(11)将氩气压力调至0.05MPa，利用炉内形成的压力差将玻璃管内的熔体连续喷射到高速旋转的铜辊表面，熔融金属由于急冷作用而形成箔片状，从而得到本发明的非晶态钎料。

3.一种钎焊ZrB₂-SiC陶瓷的活性非晶钎料的钎焊工艺，其特征在于：

(1)钎焊前，先将钎料接口用800^﹟金相砂纸磨平，再将钎料和ZrB₂-SiC陶瓷在丙酮溶液中分别进行超声波清洗20min后取出吹干；

(2)按ZrB₂-SiC陶瓷/钎料/ZrB₂-SiC陶瓷的顺序装配于钎焊夹具中，并将其放入真空钎焊炉中，关闭炉门，开始对炉腔抽真空至5.0×10^-3Pa以上；

(3)当真空度达到要求后开始加热，以10K/min的速率升温至573K，保温20min，使粘接试样的粘结剂充分挥发，从而保证钎焊连接面不受污染；

(4)以10K/min的速率升至钎焊温度(1183K～1273K)，保温10～50min，保证钎料能够充分熔化，使之与母材充分结合；

(5)以5k/min的速率降至573K，最后随炉冷却至室温后开启炉门取出试件，采用该非晶态钎料真空钎焊ZrB₂-SiC超高温陶瓷材料，其室温剪切强度最高达到160MPa。