[发明专利]铌-铌硅金属间化合物复合材料、其制备方法及扩散焊模具

说明书

本发明公开了铌‑铌硅金属间化合物复合材料、其制备方法及扩散焊模具，涉及材料技术领域。铌‑铌硅金属间化合物复合材料包括多个铌层和位于相邻的两个铌层之间的铌硅复合层，具有很好的断裂韧性。铌‑铌硅金属间化合物复合材料的制备方法通过将Si粉分散于铌层材料上形成待焊基材，将多个待焊基材叠加后进行扩散焊，利用Si粉和铌层材料相互接触和扩散，形成具有良好韧性的铌层和铌硅复合层相互交替的多层材料。该扩散焊模具利用模具底座和顶部盖板对中间的待焊基材进行夹持，便于施加压力使待焊基材充分接触，也能够很好地对待焊基材进行固定和定位。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，且特别涉及铌-铌硅金属间化合物复合材料、其制备方法及扩散焊模具。

背景技术

航空航天技术的不断发展，对高温结构材料的高温性能提出了更高的要求。铌-铌硅金属间化合物复合材料作为一种最具潜力应用在涡轮叶片制造中的高温结构材料，以其承温能力高、高温强度高、高温抗氧化性能优良等诸多优点而得到研究者的广泛关注。目前，针对铌-铌硅金属间化合物复合材料的制备，应用较多的为粉末烧结技术，其中包括真空热压烧结及放电等离子烧结。

真空热压烧结是将粉末烧结材料填入模具内，在真空或保护性气氛中，对其进行加热烧结，获得高密度和具有良好机械性能材料的烧结技术。而放电等离子烧结(SPS)是在粉末颗粒间直接通入脉冲电流进行加热烧结的，利用粉体自身加热和表面活化，实现材料的超快速致密化烧结，此种烧结技术是通过调节脉冲直流电的大小来控制升温速率及烧结温度的。

传统的热压烧结工艺存在着微观组织粗大、晶界形成杂质相的问题，真空热压烧结制备得到的复合材料虽致密度较高，但室温、高温强度及韧性均较低。而利用等离子烧结所制备的复合材料通常存在不容忽视的残余应力。

鉴于此，提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铌-铌硅金属间化合物复合材料，具有很高的断裂韧性。

本发明的另一目的在于提供一种铌-铌硅金属间化合物复合材料的制备方法，其利用扩散焊工艺制备多层结构的复合材料，具有较小的晶体粒径和较高的断裂韧性。

本发明的第三目的在于提供一种扩散焊模具，其能够用于制备多层结构的复合材料，具有安装定位方便的优点。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出了一种铌-铌硅金属间化合物复合材料，包括多个铌层和位于相邻的两个铌层之间的铌硅复合层；

在铌硅复合层中，铌与硅的原子比为5:3；

优选地，铌-铌硅金属间化合物复合材料的断裂韧性为16-22MPa·m^1/2；

优选地，铌-铌硅金属间化合物复合材料是以Nb箔和Si粉为原料，经扩散焊工艺制备而得。

本发明还提出一种铌-铌硅金属间化合物复合材料的制备方法，包括如下步骤：

将Si粉分散于铌层材料上形成待焊基材，将多个待焊基材叠加后进行扩散焊。

本发明还提出一种扩散焊模具，包括用于放置待焊基材的模具底座、用于压盖待焊基材的顶部盖板和用于连接模具底座、待焊基材和顶部盖板的至少一个定位销。

本发明实施例提供一种铌-铌硅金属间化合物复合材料的有益效果是：其包括多个铌层，在相邻的两个铌层之间均具有一个铌硅复合层，利用铌层和铌硅复合层的相互交替形成多层结构，具有很高的断裂韧性。

本发明实施例还提供一种铌-铌硅金属间化合物复合材料的制备方法，其通过将Si粉分散于铌层材料上形成待焊基材，将多个待焊基材叠加后进行扩散焊，利用Si粉和铌层材料相互接触，并在扩散焊过程中原子发生不断扩散，相互渗透，形成铌层和铌硅复合层相互交替的多层材料，具有很好的断裂韧性。