認識(shi)壹下C/C復合材(cai)料其(qi)他(ta)焊接方(fang)式

     擴散焊也是(shi)C/C復合材(cai)料焊接常(chang)用(yong)的(de)方(fang)式。相對於(yu)釬焊工藝，擴散焊接時(shi)，中(zhong)間層材(cai)料與母材(cai)元素(su)之(zhi)間(jian)的(de)互(hu)擴散更(geng)加(jia)劇烈。C/C復合材(cai)料間(jian)的(de)擴(kuo)散連(lian)接(jie)時(shi)可在(zai)母(mu)材(cai)表(biao)面塗覆、沈(chen)積(ji)Mn粉(fen)等(deng)金(jin)屬粉(fen)末，壹定溫度下形成(cheng)碳(tan)化(hua)物(wu)連(lian)接(jie)層，繼續(xu)升溫(wen)碳(tan)化(hua)物(wu)分(fen)解(jie)，分解(jie)出(chu)的(de)金(jin)屬元(yuan)素(su)蒸發從(cong)而生(sheng)成(cheng)連(lian)續(xu)的(de)石(shi)墨(mo)連(lian)接(jie)層。硼(peng)和硼(peng)化物(wu)常(chang)被(bei)用(yong)於(yu)C/C復合材(cai)料的(de)擴(kuo)散焊，焊接時(shi)硼(peng)與碳(tan)能夠(gou)完(wan)全(quan)反(fan)應(ying)形(xing)成(cheng)B4C，獲(huo)得的(de)接(jie)頭在(zai)高溫環(huan)境(jing)下的剪切(qie)強(qiang)度(du)與C/C復合材(cai)料固(gu)有層間強(qiang)度(du)相(xiang)當(dang)。

     王傑等(deng)人(ren)使用(yong)Ti-Ni-Si合金(jin)作(zuo)為中(zhong)間層真(zhen)空(kong)擴散焊接C/C復(fu)合材(cai)料。試驗證(zheng)明(ming)最(zui)佳的(de)焊接參(can)數(shu)為(wei)加(jia)熱溫(wen)度(du)1 150 ℃，加(jia)壓30 MPa，保(bao)溫(wen)45 min，在(zai)該參(can)數(shu)下獲(huo)得的(de)焊接接(jie)頭平均(jun)剪切(qie)強(qiang)度(du)達到(dao)23.58 MPa。結果表(biao)明(ming)在(zai)連(lian)接(jie)區域(yu)發(fa)生(sheng)了(le)元素(su)的(de)互(hu)擴散和化學反(fan)應(ying)，該區(qu)域(yu)化合物(wu)包(bao)括Ni4Si7Ti4，TiSi2， SiC和TiC等(deng)。在(zai)接(jie)頭(tou)處(chu)有三種(zhong)裂紋(wen)形式，這(zhe)些裂紋(wen)容(rong)易在(zai)層間、界面和(he)C/C復(fu)合材(cai)料基體(ti)上(shang)產生。對接頭進(jin)行熱疲勞試驗發(fa)現(xian)接頭(tou)的剪切(qie)強(qiang)度(du)在(zai)經(jing)過(guo)5次熱循環之(zhi)後急劇(ju)下降。分析(xi)由於(yu)Ti合金(jin)與C/C復合材(cai)料的(de)熱(re)膨(peng)脹系(xi)數(shu)差距較大(da)，因(yin)此在(zai)熱(re)循環下釬料(liao)母(mu)材(cai)膨脹程度(du)不同(tong)產生位錯，從(cong)而易(yi)於(yu)形成(cheng)裂(lie)紋。

     自蔓延連(lian)接(jie)(Combustion Joining，簡(jian)稱(cheng)CJ)也被(bei)用(yong)做(zuo)C/C復合材(cai)料的(de)連(lian)接(jie)方(fang)法(fa)。它將中(zhong)間層粉末或(huo)多層夾層自蔓延高溫合成(cheng)反(fan)應產生的(de)熱量(liang)做(zuo)為(wei)熱(re)源(yuan)，是(shi)C/C復合材(cai)料的(de)連(lian)接(jie)中(zhong)壹種節能的(de)方(fang)法(fa)。此(ci)連(lian)接(jie)方(fang)法(fa)類似於(yu)壓力焊，例如(ru)將(jiang)基體(ti)與連(lian)接(jie)材(cai)料放(fang)置(zhi)在(zai)兩(liang)個銅(tong)電極(ji)之(zhi)間(jian)通過加(jia)壓加(jia)熱使材(cai)料連(lian)接(jie)。該方(fang)法(fa)目(mu)前(qian)使用(yong)的(de)夾層有Ti-C，Si-C，Ni+Ti/Ni+Al等(deng) 。

    Lin Ya-Cheng 等(deng)人(ren)通過自蔓延連(lian)接(jie)對C/C復合材(cai)料進(jin)行連(lian)接(jie)。中(zhong)間層材(cai)料采(cai)用(yong)鈦(tai)合金(jin)和(he)Ni/Al粉末的(de)混(hun)合物(wu)，連(lian)接(jie)方(fang)式如(ru)圖(tu)1所(suo)示(shi)。在(zai)連(lian)接(jie)前(qian)將工件(jian)預熱(re)到(dao)630 K，連(lian)接(jie)初(chu)始(shi)壓力為(wei)4 MPa，最(zui)終(zhong)壓(ya)力為(wei)20～40 MPa，應用(yong)的(de)電流(liu)為200～400 A，持(chi)續(xu)時(shi)間5 s。經(jing)過(guo)熱成(cheng)像(xiang)分析(xi)，在(zai)0.8～0.9 s的(de)時(shi)候工件(jian)的溫(wen)度(du)達到(dao)最(zui)高，達1 500 K。焊後工件(jian)連(lian)接(jie)處(chu)產生了(le)75～100 μm、無(wu)氣孔但有大(da)裂(lie)紋的連(lian)接(jie)層，該連(lian)接(jie)層由NiAl和TiC組(zu)成(cheng)。更(geng)多碳(tan)碳(tan)復(fu)合材(cai)料信(xin)息可(ke)查(zha)看(kan)http://youtv.com.cn/

     擴(kuo)散連(lian)接(jie)是C/C復(fu)合材(cai)料間(jian)主(zhu)要(yao)的焊接方(fang)式之(zhi)壹。C/C復合材(cai)料間(jian)的(de)擴(kuo)散連(lian)接(jie)與釬焊的不同(tong)點在(zai)於(yu)C/C復合材(cai)料間(jian)的(de)擴(kuo)散連(lian)接(jie)更(geng)註重(zhong)於(yu)通過高溫高壓下的反應(ying)形成(cheng)穩定的中(zhong)間連(lian)接(jie)層，而釬焊工藝則(ze)註重(zhong)通過改變(bian)釬料(liao)活(huo)性元素(su)的(de)含(han)量(liang)、母材(cai)表(biao)面改(gai)性(xing)等(deng)措(cuo)施提高釬料(liao)對母材(cai)的潤濕性。

    C/C復(fu)合材(cai)料的(de)擴(kuo)散連(lian)接(jie)獲(huo)得的(de)連(lian)接(jie)接頭(tou)高溫性(xing)能穩定，但其通常(chang)采(cai)用(yong)高溫高壓環(huan)境(jing)下析出中(zhong)間層雜質相的(de)方(fang)式易在(zai)連(lian)接(jie)層界面產生缺(que)陷。

    自(zi)蔓延連(lian)接(jie)這(zhe)種新(xin)型(xing)的(de)連(lian)接(jie)方(fang)式獲(huo)得的(de)焊接接(jie)頭能滿(man)足(zu)壹定的強(qiang)度(du)要(yao)求(qiu)，但這(zhe)種方(fang)式易面臨焊後中(zhong)間層裂紋的(de)問(wen)題(ti)，該問(wen)題(ti)需(xu)在(zai)今後的研(yan)究(jiu)中(zhong)加(jia)以(yi)克服(fu)。