[发明专利]一种用于MAX相复合陶瓷的钎焊材料及钎焊工艺

说明书

本发明公开了一种用于MAX相复合陶瓷的钎焊材料及钎焊工艺，是以Ag‑Cu‑Ti粉末与β‑锂霞石粉末的混合物作为钎焊材料，对MAX相复合陶瓷进行真空钎焊连接。本发明的方法可以实现MAX相复合陶瓷材料，尤其是Ti₃SiC₂基复合陶瓷的高性能连接，所得钎焊接头具有较高的室温剪切强度。

技术领域

本发明涉及一种用于MAX相复合陶瓷的钎焊材料及钎焊工艺，属于陶瓷复合材料的连接领域。

背景技术

近年来，作为复合陶瓷材料的新生代衍生陶瓷——三元层状MAX相陶瓷，逐渐引起人们的广泛关注。三元层状陶瓷亦可称为三元层状Mn+1AXn相陶瓷，其中M代表的是元素周期表中的过渡金属元素，A则为元素周期表中的ⅢA和ⅣA族元素(比如硅Si、铝Al等)，X则为元素周期表中的元素氮N或元素碳C。三元层状MAX相陶瓷及其复合材料，以其更加出色的高温力学性能，如优异的导电性和导热性、较高的熔点、高断裂韧性及优良的抗热震性，具有广泛的应用前景。此外，由于MAX相陶瓷是由共价键和金属键共同构成，相对于只有共价键的结构陶瓷来说，MAX相陶瓷具有一定的导电性，三元层状MAX相陶瓷的优势还体现在其优异的可加工性，可以使用电火花切割技术进行加工。

Ti₃SiC₂是典型的MAX相陶瓷，由于具有自润滑性和耐高温氧化性，可用作轴承材料；根据其结构材料特性，可用于涡轮叶片、定子和陶瓷发动机；由于其导电性和耐腐蚀性，可作为电刷和电极材料；其低摩擦系数使其用于制备减摩部件和防护涂层材料。此外，Ti₃SiC₂基复合陶瓷是核反应堆的重要候选结构材料和功能材料。因此，研究Ti₃SiC₂及其复合材料的未来工程应用具有重要的意义。

目前，包括Ti₃SiC₂基复合陶瓷在内的MAX相复合陶瓷的工程化应用还有很多关键技术需要进一步研究和解决。例如，由于技术和设备的限制，往往需要采用材料连接技术来获得大尺寸或形状复杂的MAX相复合材料部件。钎焊连接是一种近无余量的加工制造技术，它可以利用合适的钎焊材料连接各种复杂、精密的零部件。但是目前较少有关于MAX相复合陶瓷连接研究的报道。

发明内容

本发明提供了一种用于MAX相复合陶瓷的钎焊材料及钎焊工艺，以期实现MAX相复合陶瓷材料，尤其是Ti₃SiC₂基复合陶瓷材料的高性能连接。

本发明为实现发明目的，采用如下方案：

本发明首先公开了一种用于MAX相复合陶瓷的钎焊材料，其特点在于：所述钎焊材料是由Ag-Cu-Ti合金粉末与β-锂霞石粉末组成的混合物。

进一步地，所述Ag-Cu-Ti粉末的粒径为5～50μm，其中Ag、Cu、Ti的质量分数分别为60％～70％、20％～30％、1％～10％。

进一步地，所述β-锂霞石粉末(β-LiAlSiO₄)的粒径1-10μm。

进一步地，在所述钎焊材料中，β-锂霞石粉末的质量百分比为0-5％。

本发明还公开了一种用于MAX相复合陶瓷的钎焊工艺，是利用上述的钎焊材料，按如下步骤进行：

步骤1、制备钎焊材料悬浮液

将Ag-Cu-Ti粉末与β-锂霞石粉末通过球磨的方式或者通过机械搅拌加超声分散的方式混合均匀，获得钎焊材料；

向所述钎焊材料中加入无水乙醇，获得质量浓度为75％-85％的钎焊材料悬浮液；

步骤2、预处理