[发明专利]一种用于SiC陶瓷钎焊的钎焊材料及钎焊方法

说明书

本发明公开了一种用于SiC陶瓷钎焊的钎焊材料及钎焊方法，钎焊材料按重量百分比包括如下组分：本发明充分考虑钎料与陶瓷的截面反应，选用对陶瓷材料润湿性较好的银基钎料，降低了Sn、Ni的含量，并加入Mo和B颗粒来提高接头强度，降低钎料的热膨胀系数，缓解钎焊接头的残余应力，具有很好的各向同性，这能够保证钎焊后SiC陶瓷接头的良好的力学分布特征。

技术领域

本发明涉及一种用于陶瓷连接的钎焊钎料的组合物，具体涉及一种用于SiC陶瓷钎焊的钎焊材料及采用该材料进行钎焊的工方法。属于焊接加工技术领域。

背景技术

SiC陶瓷材料，由于具有良好的高温抗氧化、耐磨性、优异的力学性能等，被认为最具备良好的应用前景的高温结构材料，采用该陶瓷制成航天飞机上的隔热瓦，可使航天飞机在高空运行时，不受极度高温(约1680℃)的影响；采用SiC陶瓷制成的轴承重量轻，而且强度比普通轴承高，且不需用润滑剂润滑。然而，同大多数陶瓷材料一样，SiC陶瓷脆性大、拉伸强度低、难以变形等，存在难以切削加工的困难。这在一定程度上约束了这类材料的应用。当前，陶瓷与金属组成复合结构应用及制造复杂零件或大尺寸零部件的需要，使解决陶瓷/陶瓷、陶瓷/金属的连接成为将碳化硅陶瓷推向应用的关键技术，研究陶瓷的连接意义重大。

活性金属钎焊法，具有接头尺寸和形状适应性广、接头强度高、操作简单等优点，为连接SiC陶瓷的首选方，其合金钎料被广泛采用与连接陶瓷或陶瓷/金属。有研究人员使用Ni-Ti、Fe-Ti、Ti-Co等合金钎料进行SiC陶瓷连接，但所需温度高达1590-1796K，传统陶瓷/金属接难以承受。而且，碳化硅陶瓷与钎料中的元素Ni、Co等易发生化学反应，在焊缝与母材的界面结合处产生复杂的硅化物层，降低接头强度；常用的Ni基和Co基高温合金钎料对碳化硅陶瓷的润湿性好，但界面反应太强烈，母材与钎料合金之间较大的热膨胀系数差异大，连接后的接头内容易产生较高的残余应力，导致母材易损伤，接头连接强度低。设计研制新型碳化硅钎焊钎料是当前实现陶瓷加工研究领域的热点之一。

国内外研究人员对于SiC陶瓷钎焊钎料也有一定研究。J.R.McDermid等人采用BNi-5钎料焊接碳化硅，获得具有耐高温性能的钎焊接头，但镍与碳化硅陶瓷发生剧烈化学反应导致接头强度降低。中国发明专利公开号CN101653884A，研制了一种可用于Cf/SiC复合材料连接的高温钎料，但由于该钎料中应用的主要成分Ti和Ni的熔点均不超过1670℃，因此钎焊接头的高温强度有待进一步研究。中国发明专利CN201610598776.7公开了一种Ni、Cu、Ti、Co、Zr、Si、B等复合钎料，钎料对SiC陶瓷润湿性有所提高，且与SiC陶瓷的结合性能佳，提高了剪切强度，但钎焊温度较高引起的接头残余应力对接头接头整体性能不利。Lin等人采用Ag-Cu-Ti+W合金粉末连接了Cf/SiC复合材料和Ti合金，由于W颗粒的增强效应和缓解应力作用，接头室温和高温剪切强度得到提升，但该钎料制备工艺复杂、无法保证钎料成分的均匀性、不易操作。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种用于SiC陶瓷钎焊的钎焊材料及钎焊方法，充分考虑钎料与陶瓷的截面反应，选用对陶瓷材料润湿性较好的银基钎料，降低了Sn、Ni的含量，并加入Mo和B颗粒来提高接头强度，降低钎料的热膨胀系数，缓解钎焊接头的残余应力，具有很好的各向同性，这能够保证钎焊后SiC陶瓷接头的良好的力学分布特征。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于SiC陶瓷钎焊的钎焊材料，按重量百分比包括如下组分：

进一步地，Ag、Sn、Ni、Cu、Ti的粉末颗粒尺寸为Mo、B的粉末颗粒尺寸为

本发明提供一种利用上述SiC陶瓷钎焊的钎焊材料进行SiC陶瓷钎焊的方法，包括如下步骤：

S1、将钎焊材料中各组分按比例球磨混合均匀；加入油性粘接剂调成膏状材料，或利用高真空单辊甩带机制作成非晶态箔片状材料；