[发明专利]一种采用钎焊材料对SiC基复合材料进行钎焊的工艺

说明书

本发明公开了一种用于SiC基复合材料钎焊的钎料及钎焊工艺，该钎料各元素的质量百分比分别为：Co39％～43％，Ni8.6％～12.1％，Nb23.6％～27％，V18.5％～22％。本发明的钎料熔化温度适中，钎料熔化均匀；箔片状非晶钎料有利于促进钎焊连接过程中元素扩散以及界面反应，促进钎料与SiC基复合材料间冶金固溶反应，有效缓解钎焊接头中的残余应力，提高接头的力学性能；本发明采用的钎焊工艺，通过真空钎焊连接，母材在加热过程中处于真空状态中，无变形和晶粒粗化的现象，不会出现氧化、污染等问题；采用真空钎焊工艺稳定可靠，其表面润湿铺展性较好，有利于填充钎缝，提高了接头的综合性能，因而能获得性能优异的钎焊接头。

技术领域

本发明涉及一种用于SiC基复合材料钎焊的钎料及钎焊工艺。

背景技术

SiC具有优良的高温抗氧化性和机械性能，而纤维增强的SiC及复合材料则由于纤维植入改善了材料的断裂韧性，是SiC及复合材料具有低密度、低热膨胀系数、高温强度高和抗热震性能好等一系列优异性能。因此，纤维增强的SiC基复合材料作为新型轻质结构材料在高温航空领域具有广泛的应用前景。尽管与纯SiC相比，复合材料的韧性有所改善，但目前利用传统陶瓷成型和机加工方式制备具有复杂形状的构件仍然比较困难。连接技术是可以解决由简单形状部件到复杂形状和功能性构件的方式，实际应用中也不可避免的需要SiC自身连接或与异种金属之间的连接。

钎焊由于其简单、低成本以及可量产的特点，被认为是最适合SiC复合材料的连接方法。目前报道较多的钎料体系主要是Cu-Ti，Ag-Cu-Ti等，但该类钎料钎焊的接头使用温度不能超过500℃。因此，为了充分利用SiC基复合材料的高温性能，有必要研究具有稳定耐高温性的高温钎料。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种用于SiC基复合材料钎焊的钎料及钎焊工艺，该钎料熔化温度适中、融化均匀，且表面润湿及铺展性能强；该钎焊工艺简单，实施方便快捷，可重复再现。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的用于SiC基复合材料钎焊的钎料，该钎料各元素的质量百分比分别为：Co39％～43％，Ni8.6％～12.1％，Nb23.6％～27％，V18.5％～22％。

作为优选，所述Co的质量百分比为39.5～41.5％。

作为优选，所述Ni的质量百分比为9.7～12％。

作为优选，所述Nb的质量百分比为25.5～27％。

作为优选，所述V的质量百分比为19.5～21.5％。

一种上述的用于SiC基复合材料进行钎焊的工艺，包括如下步骤：

(1)准备阶段：对待钎焊的SiC基复合材料试样表面进行清理，除去表面的杂质、油污以及氧化膜，利用W28～W7号金相砂纸进行研磨光滑，并使用抛光布进行抛光处理，然后将SiC基复合材料与非晶钎料箔片一起置于丙酮中，采用超声波清洗10min，并进行烘干处理；

(2)装配阶段：使用502瞬间粘结剂将清洗后的钎料箔片装配于两块SiC基复合材料的待焊表面之间，将准备好的连接件放入特制夹具中，确保连接的精度，并在夹具上放置额定质量的压头，产生0.020MPa的恒定垂直压力；

(3)钎焊连接阶段：将该焊接试样置于真空钎焊设备中，先以8～12℃/min的速率升温至500～550℃，保温15～20min，再以8～12℃/min的速率升温至1280～1320℃，保温8～12min，最后以4～6℃/min的速率冷却至500-550℃，最后随炉冷却至室温，开炉取出被焊连接件即可。