[发明专利]碳/碳、碳/碳化硅复合材料与耐热合金的连接方法

摘要

本发明公开了一种碳/碳、碳/碳化硅复合材料与耐热合金的连接方法，首先在C/SiC或C/C待连接表面加工出矩形波、三角波或正弦波等波形结构，利用焊前熔敷或连接热过程，使中间层连接材料熔化，并填平上述C/SiC或C/C的波形和连接面，同时渗入C/SiC或C/C基体内部，与C/SiC或C/C生成化学键合，进而与耐热合金达到机械咬合与化学键合相结合的连接功能。本发明通过改变接头界面几何结构的方式，即将现有技术的平直接头界面变为矩形波、三角波或正弦波等波形接头界面，达到缓解接头热应力，并将热应力集中区从较弱的接头界面转移至C/SiC或C/C基体内部的目的，从而削弱接头热应力的不利影响，提高接头的剪切强度。本发明接头的剪切强度由现有技术的25～30MPa提高到30～50MPa。

主权项

1、一种碳/碳、碳/碳化硅复合材料与耐热合金的连接方法，其特征在于包括以下步骤：1)在碳/碳或碳/碳化硅复合材料待连接表面加工出凹槽结构，选取Ti、Cu箔或者Ti、Ni箔或者Nb、Ni箔叠加形成的中间层材料，清洗各中间层材料并清理各待连接表面；2)将中间层材料置于耐热合金与碳/碳或碳/碳化硅复合材料之间，中间层材料中熔点较高的金属箔与碳/碳或碳/碳化硅复合材料接触，构造被焊工件；然后将被焊工件装入真空炉内，并放置于真空扩散焊炉内上压头和下压头之间，在上压头与耐热合金、下压头与碳/碳或碳/碳化硅复合材料之间放置阻焊层；关闭真空炉门，抽真空，当真空度达到1.3×10-2Pa后，对被连接件施加0.05～0.1MPa压力，然后加热，以3～6℃/min的速度，从室温升至900～1250℃，并在900～1250℃保温45～65min；保温结束后，以0.5～1℃/min速度降温；当温度低于100℃时，卸压出炉；当中间层材料为单一的Ti箔或者Nb箔时，先将Ti箔或者Nb箔放置在步骤1)加工出凹槽的碳/碳或碳/碳化硅复合材料上面，置于真空炉内，利用感应加热方式将Ti箔或者Nb箔熔敷于碳/碳或碳/碳化硅复合材料待连接表面的凹槽里，在真空度为1.3×10-2Pa条件下，加热到1700～2500℃，并保温8～10min冷却；将耐热合金与熔敷有Ti箔或者Nb箔的碳/碳或碳/碳化硅复合材料，放置于真空扩散焊炉内上压头和下压头之间，在上压头与耐热合金、下压头与碳/碳或碳/碳化硅复合材料之间放置阻焊层；关闭真空炉门，抽真空，当真空度达到1.3×10-2Pa后，对被连接件施加4～6MPa压力，然后加热，以6～8℃/min的速度，从室温升至960～1600℃，并在960～1600℃保温50～60min；保温结束后，以0.5～1℃/min速度降温；当温度低于100℃时，卸压出炉。