[发明专利]一种钎焊石英纤维增强复合陶瓷与Invar合金的复合钎料及其制备方法和钎焊方法

说明书

一种钎焊石英纤维增强复合陶瓷与Invar合金的复合钎料及其制备方法和钎焊方法，本发明涉及耐高温复合钎料及其制备方法领域。本发明要解决现有焊接SiO_2f/SiO₂复合材料与Invar合金时接头残余应力较大及接头在400℃以上力学性能差的技术问题。该复合钎料由Ag‑Cu‑Ti钎料、纳米TiO₂颗粒和纳米TiH₂颗粒组成。制备方法：一、混合；二、球磨。钎焊方法：A、预处理；B、复合钎料压片；C、热处理。本发明的钎料在910℃，保温10min条件下钎焊SiO_2f/SiO₂复合材料与Invar合金，获得的接头室温和400℃高温抗剪强度分别可达22～38MPa和16～20MPa。本发明钎料不仅适用于SiO_2f/SiO₂复合材料与Invar合金的连接，同时也适用于其他氧化物陶瓷及氧化物陶瓷基复合材料与金属合金的连接。

技术领域

本发明涉及耐高温复合钎料及其制备方法领域。

背景技术

随着国防建设对导弹的飞行速度、制导精度提出更高的技术要求，用于制备导弹天线罩的陶瓷材料的加工及研发逐渐受到学者的关注。导弹天线罩从开发到应用经历的50余年的历史过程中，材料的演变由氧化铝陶瓷到微晶玻璃，由石英陶瓷到氮化物陶瓷演变为至今的石英纤维增强复合陶瓷。而将石英纤维增强复合陶瓷与导弹弹体(Invar合金)实现可靠连接具有重要意义。

陶瓷材料熔点较高，传统的熔焊方法很难使陶瓷熔化进而实现连接。尽管高能束焊接能量密度较高可以使陶瓷局部熔化，但由于陶瓷脆性较高，无法承受快速的热循环而使其开裂、破碎。目前陶瓷与金属的连接普遍常用的方法主要为机械连接、超声波辅助连接、胶接及瞬时液相连接等。活性钎焊连接由于具有良好的气密性、操作简单、具有一定的耐高温能力并且保温时间短等优势而成为异种材料连接的首选方法。

SiO_2f/SiO₂复合材料与Invar合金的连接难点主要体现在二者的物理性质方面，基于SiO_2f/SiO₂复合材料与Invar合金弹性模量及热膨胀系数均有较大差距，在冷却过程中由于二者收缩程度的不同势必诱发残余热应力，这会大大降低钎焊接头的可靠性，是异种材料连接普遍存在且难以控制的问题。

发明内容

本发明要解决现有焊接SiO_2f/SiO₂复合材料与Invar合金时接头残余应力较大及接头在400℃以上力学性能差的技术问题，而提供一种钎焊石英纤维增强复合陶瓷与Invar合金的复合钎料及其制备方法和钎焊方法。

一种钎焊石英纤维增强复合陶瓷与Invar合金的复合钎料由Ag-Cu-Ti钎料、纳米TiO₂颗粒和纳米TiH₂颗粒组成。

一种钎焊石英纤维增强复合陶瓷与Invar合金的复合钎料的制备方法，具体按以下步骤进行：

一、将Ag-Cu-Ti钎料与纳米TiO₂颗粒按照质量比为(95～99)∶(1～5)进行称重，混合，并加入纳米TiH₂颗粒，得到混合粉末；

二、将步骤一得到的混合粉末和填料放入球磨罐内，按球料质量比为(5～20)∶1放入磨球，球磨罐内物料体积占比为45～50％，在保护气体的条件下，控制速度为250～350r/min，球磨1～10h，得到所述钎焊石英纤维增强复合陶瓷与Invar合金的复合钎料。

所述的一种钎焊石英纤维增强复合陶瓷与Invar合金的复合钎料的钎焊方法，按以下步骤进行：

A、采用机械清理方法将Invar合金待焊表面清理干净，然后将Invar合金放入丙酮中，超声波清洗，自然风干；