C-C復(fù)合材料與TiAl合金的釬焊及自蔓延反應(yīng)連接研究.pdf

1、本文針對C/C復(fù)合材料(記作CC)與TiAl合金兩種高溫結(jié)構(gòu)材料的連接需求，系統(tǒng)研究了二者的釬焊和自蔓延反應(yīng)連接。利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡及能譜分析、X射線衍射分析、強(qiáng)度測試和差熱分析等方法，分別研究了Ag-Cu-Ti和Ti-Ni-Cu兩種釬料釬焊接頭的界面顯微組織和力學(xué)性能。通過研究工藝參數(shù)對接頭微觀組織和力學(xué)性能的影響，確定了每種釬料的最佳工藝參數(shù)，闡明了接頭微觀組織和力學(xué)性能對應(yīng)關(guān)系。此外，對于CC與TiAl的自蔓延反應(yīng)連接進(jìn)行了

2、初步探索，研究了CC與TiAl自蔓延反應(yīng)連接界面及自蔓延反應(yīng)合成TiAl的顯微組織。
　　Ag-Cu-Ti釬料能夠?qū)崿F(xiàn)CC與TiAl合金的釬焊連接，接頭典型界面結(jié)構(gòu)為CC/TiC/Ag(s.s)/AlCu2Ti/(Al,Cu)2Ti+Ti3Al/TiAl。當(dāng)釬焊溫度升高到940℃時，層狀的界面結(jié)構(gòu)被打破，AlCu2Ti相彌散分布到Ag(s.s)中。Ag與Ti的相互排斥決定了界面結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響接頭力學(xué)性能。釬焊溫度為900℃，保溫時

3、間為10min獲得的接頭抗剪強(qiáng)度最高，為13MPa。等溫凝固形成的層狀A(yù)g(s.s)通過塑性變形緩解界面殘余熱應(yīng)力，對提高接頭力學(xué)性能有利，同時Ag(s.s)有助于抑制TiAl母材溶解的Ti向CC界面處的擴(kuò)散，控制界面反應(yīng)。通過CC表面扎孔構(gòu)建非平直界面，接頭抗剪強(qiáng)度可進(jìn)一步提高到26MPa。
　　優(yōu)選并制備了Ti-Ni-Cu多層箔釬料用于CC與TiAl合金的釬焊，以提高接頭高溫性能。接頭的典型結(jié)構(gòu)為：CC/TiC/Al2(Cu,

4、Ni)Ti3C/Ti(Cu,Ni)+Al(Cu,Ni)2Ti/Al(Cu,Ni)Ti+Ti3Al/TiAl。釬焊溫度為980℃，保溫時間為10min時接頭抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大值18MPa，相應(yīng)的600℃高溫抗剪強(qiáng)度為22MPa。低連接工藝參數(shù)時CC側(cè)界面容易生成脆性Ti2Ni相，導(dǎo)致界面開裂；連接工藝參數(shù)過高易則導(dǎo)致CC界面處TiC反應(yīng)層的脫落，對接頭力學(xué)性能均不利。
　　采用自蔓延反應(yīng)連接方法在制備TiAl合金的同時實(shí)現(xiàn)了其與CC的