簡述了(le)解C/C復合材料(liao)和C/C復合材料(liao)的(de)焊(han)接

    釬(qian)焊是(shi)目前(qian)C/C復合材料(liao)間(jian)最(zui)主(zhu)要(yao)的焊接方式。易振(zhen)華等人通過(guo)試驗證明(ming)含Ti質(zhi)量分(fen)數為(wei)12%～16%的(de)Ti-Cu合金(jin)釬料(liao)對(dui)C/C復合材料(liao)的(de)潤(run)濕性最好；焊(han)後(hou)Ti向(xiang)C/C復合材料(liao)側聚(ju)集並形成(cheng)TiC，降低了(le)界(jie)面(mian)張(zhang)力(li)，提高了(le)釬(qian)料(liao)的(de)潤(run)濕性。

    陳波等人研究了(le)Pd-Ni基(ji)釬料(liao)對(dui)C/C復合材料(liao)的(de)潤(run)濕性以(yi)及釬(qian)焊(han)時(shi)的層間(jian)反應。采用四種Pd-Ni基(ji)釬料(liao)，分(fen)別為(wei)Pd-40Ni，PdNi-(4～11)Cr，PdNi-(12～25)Cr和 Ni-33Cr-24Pd-4Si，釬(qian)料(liao)均呈粉(fen)末(mo)狀(zhuang)。對(dui)Ni-33Cr-24Pd-4Si釬(qian)料(liao)和C/C復合材料(liao)反應接頭進(jin)行金(jin)相觀(guan)察(cha)和能(neng)譜(pu)分(fen)析發現(xian)Cr和C/C復合材料(liao)反應形成(cheng)Cr-C反應層，同時(shi)形成(cheng)的還(hai)有Pd2Si,Pd3Si化(hua)合物(wu)，其(qi)余(yu)釬(qian)焊(han)區域中富(fu)含(han)Ni，缺(que)少Pd。試(shi)驗發現(xian)Pd-40Ni，PdNi-(4～11)Cr,PdNi-(12～25)Cr,Ni-33Cr-24Pd-4Si對(dui)C/C復合材料(liao)的(de)潤(run)濕角分(fen)別為(wei)69°,75°,3°,2°，研究認(ren)為(wei)Cr含(han)量的提高有助(zhu)於(yu)Pd-Ni基(ji)釬料(liao)對(dui)C/C復合材料(liao)的(de)潤(run)濕。

    C/C復合材料(liao)釬(qian)焊(han)構件(jian)通常(chang)在(zai)高溫(wen)環境(jing)中使用，因(yin)此(ci)需要釬縫成(cheng)分(fen)具有較(jiao)高的(de)熔(rong)點(dian)。M.Salvo等人使用Si箔(bo)作為(wei)釬(qian)料(liao)釬(qian)焊(han)C/C復合材料(liao)，釬(qian)焊(han)溫(wen)度為1 400 ℃，保(bao)溫(wen)時(shi)間90 min。釬焊(han)過(guo)程中Si與C反應形成(cheng)SiC，在(zai)靠(kao)近釬(qian)料(liao)處形成(cheng)Si/SiC層，在(zai)靠(kao)近母材處形成(cheng)C/SiC層，獲(huo)得(de)的接(jie)頭剪(jian)切強(qiang)度為22 MPa。

    Ti,Si及其(qi)合金(jin)均能(neng)用於(yu)C/C復合材料(liao)的(de)釬(qian)焊，但(dan)接(jie)頭抗氧化性較(jiao)差(cha)且(qie)由於(yu)釬料(liao)基(ji)體熱(re)膨(peng)脹系數的(de)差(cha)異易(yi)在(zai)接(jie)頭處形成(cheng)裂紋。玻璃釬(qian)料(liao)熱(re)膨(peng)脹系數低，部(bu)分(fen)玻璃釬(qian)料(liao)熱(re)膨(peng)脹系數非(fei)常(chang)接近C/C復合材料(liao)，但(dan)是(shi)玻璃釬(qian)料(liao)與C/C復合材料(liao)釬(qian)焊(han)時(shi)易產生CO,CO2氣體，在(zai)焊(han)縫處形成(cheng)氣孔(kong)。

    C.lsola等人使用SABB玻璃材(cai)料(liao)作為(wei)釬(qian)料(liao)釬(qian)焊(han)C/C復合材料(liao)。SABB玻璃材(cai)料(liao)的(de)成(cheng)分(fen)為70.4SiO2-2.1Al2O3-17.5B2O3-10.0Ba0(質(zhi)量分(fen)數，%)。因(yin)為(wei)C/C復合材料(liao)對(dui)大部(bu)分(fen)玻璃材(cai)料(liao)均不潤(run)濕，因此C/C復合材料(liao)表(biao)面(mian)需要經(jing)過(guo)SiC改(gai)性，SABB玻璃對(dui)SiC的潤(run)濕角為20°左右(you)。將(jiang)混(hun)合酒精與Si粉(fen)制(zhi)成(cheng)的Si漿塗(tu)抹在(zai)C/C復合材料(liao)表(biao)面(mian)，在(zai)惰(duo)性(xing)氣體保(bao)護(hu)的(de)環境(jing)下(xia)加熱(re)到(dao)Si熔(rong)點(dian)以(yi)上(shang)溫(wen)度，此時(shi)會在(zai)C/C復合材料(liao)表(biao)面(mian)形成(cheng)β-SiC層，在(zai)該(gai)研究中表(biao)面(mian)改(gai)性加(jia)熱(re)溫(wen)度為1 550 ℃，保(bao)溫(wen)1 h，升溫(wen)速度為(wei)30 ℃/min，表(biao)面(mian)β-SiC層厚(hou)度(du)小(xiao)於(yu)150 μm。采用兩種釬(qian)焊(han)溫(wen)度曲線(xian)，分(fen)別為(wei)1 200 ℃保(bao)溫(wen)60 min升至(zhi)1 300 ℃保(bao)溫(wen)5 min以(yi)及直(zhi)接(jie)1 300 ℃保溫(wen)1 h，獲得的(de)接頭室(shi)溫(wen)剪切強(qiang)度均達(da)到(dao)30 MPa。

  根據目前(qian)的研究現(xian)狀(zhuang)，C/C復合材料(liao)之(zhi)間(jian)的釬(qian)焊可(ke)以(yi)采用以(yi)下(xia)主(zhu)要(yao)方式。

(1)通過(guo)改(gai)變釬料(liao)中活性(xing)元(yuan)素(Ti，Cr等)的含(han)量提高釬(qian)料(liao)對(dui)C/C復合材料(liao)母材的(de)潤(run)濕性。釬焊時(shi)，這些活性(xing)元(yuan)素向(xiang)釬料(liao)與母材連(lian)接(jie)界(jie)面(mian)聚(ju)集，產生化合物(wu)形成(cheng)接頭。采(cai)取這種釬(qian)焊(han)方式會面(mian)臨(lin)釬料(liao)與母材熱(re)膨(peng)脹系數差(cha)異較(jiao)大引(yin)發裂(lie)紋(wen)的(de)問題。

(2)使用Si或(huo)Mg2Si化(hua)合物(wu)釬(qian)料(liao)進(jin)行釬(qian)焊。該(gai)方式主(zhu)要(yao)通過(guo)反應而非潤(run)濕形成(cheng)接頭，其(qi)優(you)點在(zai)於(yu)釬縫成(cheng)分(fen)性能(neng)與母材接(jie)近(jin)，缺點在(zai)於(yu)反應過(guo)程中易(yi)在(zai)釬(qian)縫附(fu)近(jin)形成(cheng)氣孔(kong)，影(ying)響(xiang)釬(qian)縫強(qiang)度(du)。

(3)通(tong)過(guo)在(zai)C/C復合材料(liao)待(dai)焊(han)面(mian)進(jin)行表(biao)面(mian)處理(li)，如塗(tu)覆(fu)、燒(shao)結(jie)、沈積、打(da)孔(kong)等，在(zai)表(biao)面(mian)形成(cheng)壹(yi)層焊(han)接(jie)性更好的過(guo)渡(du)層或(huo)者(zhe)增(zeng)加(jia)釬焊面(mian)積，可(ke)提高釬(qian)料(liao)對(dui)母材的(de)潤(run)濕作用，同時(shi)能緩解因(yin)釬(qian)料(liao)母材熱(re)膨(peng)脹系數的(de)差(cha)異產生裂紋(wen)。更多(duo)碳碳復合材料(liao)信(xin)息(xi)可(ke)查(zha)看(kan)http://youtv.com.cn/