[发明专利]一种三元层状陶瓷钛硅化碳与金属镍的扩散连接方法

说明书

技术领域：

本发明属于陶瓷与金属连接技术领域，具体涉及一种三元层状陶瓷钛硅化碳与金属镍的扩散连接方法。

背景技术：

Ti₃SiC₂是一种新型的三元层状陶瓷材料。美国陶瓷学会会刊(Journal of the American Ceramic Society 79,1953(1996))中研究表明它综合了陶瓷和金属的诸多优点，具有低密度、高模量、高强度、高的电导率和热导率以及易加工等特点，因而Ti₃SiC₂陶瓷是很有希望应用在航空、航天、核工业和电子信息等高技术领域的一种新型结构/功能一体化材料，尤其适合作为高温结构材料。虽然对Ti₃SiC₂陶瓷的合成和性能进行广泛深入地研究，但是由于不能合成大尺寸的块体材料或构件，使其在实际应用受到限制。陶瓷连接的重要作用之一是提供一种低成本制造形状复杂的部件方法，同时可以提高陶瓷结构的可靠性，并可用于破损陶瓷件的修复。因而，研究Ti₃SiC₂陶瓷的连接不仅具有重要的理论意义，而且具有很高的实用价值。目前为止，有关连接Ti₃SiC₂陶瓷的研究很少。在材料研究学报(Journal of Materials Research 17,52(2002))中研究了Ti₃SiC₂陶瓷与Ti6Al4V的扩散连接。他们连接得到的接头弯曲强度为100MPa，是Ti₃SiC₂陶瓷弯曲强度的四分之一。

发明内容：

本发明目的在于提供一种高效、节能的三元层状陶瓷钛硅化碳与金属镍的扩散连接方法，该方法能够获得性能优异的连接接头。

本发明所提供的一种三元层状陶瓷钛硅化碳与金属镍的扩散连接方法，该扩散连接方法具体步骤如下：

(1)将三元层状陶瓷Ti₃SiC₂与金属镍进行表面处理，然后将所述三元层状陶瓷Ti₃SiC₂与所述金属镍进行研磨、抛光及超声清洗；然后将处理好的所述三元层状陶瓷Ti₃SiC₂与所述金属镍安装在热压炉中，并将所述热压炉抽真空。

(2)当所述热压炉中的真空度达到5×10^-2Pa时开始加热，在温度800～1100℃、压力6～20MPa下恒压保温10～90min，使所述三元层状陶瓷Ti₃SiC₂与所述金属镍进行扩散连接。

(3)所述扩散连接完成后，在原真空条件下使所述热压炉降温至200℃，然后撤压。

所述步骤(2)中，以2～5MPa/min的加载速率加压至6～20MPa。

所述步骤(3)中，以5℃/min的降温速率缓慢降温至400℃，然后以10℃/min速率降温至200℃。

利用本发明方法得到的扩散焊接接头性能好，其剪切强度与Ti₃SiC₂陶瓷的剪切强度接近，可以满足实际应用的需要。本发明中提到的压力是指单向压力，加载方向垂直于连接表面。采用本发明获得的接头具有良好的力学性能，连接温度低。利用本发明提供的方法，连接后界面生成连续的反应层，没有裂纹、气孔等焊接缺陷。在最佳工艺条件下，接头剪切强度可达到121MPa，接近母材Ti₃SiC₂陶瓷的剪切强度，可以满足实际应用的需要，从而扩大了Ti₃SiC₂陶瓷的应用范围。

附图说明：

图1为Ti₃SiC₂/Ni试样在连接后界面背散射电子像照片。

图2为连接后接头不同区域的X射线衍射谱。

具体实施方式：