C/C复合材料具有密度低、热膨胀系数小、优异的抗疲劳能力和高温性能等特点,是航空航天领域的一种理想的高温结构材料。本课题针对常规AgCuTi钎料钎焊C/C复合材料与TC4钛合金存在的不足,制备了石墨烯纳米片(GNSs)增强的AgCuTi复合钎料(Ag CuTiG)。研究了GNSs含量对钎料润湿性、接头界面组织及力学性能的影响。最后通过优化工艺参数进一步提高了接头的力学性能,并分析了接头的形成过程机制与GNSs强化钎缝的机理。采用机械球磨方法制备了GNSs增强的Ag CuTi复合钎料,钎料各组分在球磨后分布较为均匀,且球磨过程对钎料的物相组成无影响。润湿试验表明,GNSs的加入降低了钎料的润湿性并细化了润湿界面组织。当GNSs含量低于0.3 wt.%时,润湿性降低幅度较小;当GNSs含量超过0.3 wt.%时,钎料的润湿性下降较为明显。TC4/AgCuTiG/C/C复合材料接头典型界面组织结构为TC4/扩散层+Ti2Cu+TiCu+Ti3Cu4+TiCu4/Ag(s,s)+Cu(s,s)+GNSs+TiCu+TiC/TiC/C/C复合材料。GNSs的加入,细化了接头界面组织,并提高了接头强度。然而,当GNSs含量超过0.3 wt.%时,反而恶化了接头力学性能。880℃/10min条件下,当GNSs含量为0.3 wt.%时,接头剪切强度最高为23.3MPa。断口分析表明,接头的断裂位置与GNSs含量和C/C复合材料碳纤维的方向有关。Ti元素与Cu元素的相互扩散在TC4侧形成浓度梯度,从而导致不同Ti-Cu层的形成。GNSs阻碍了元素扩散,从而抑制了母材侧反应层的生长,并作为异质形核的核心促进了TiCu和TiC相的形成。C/C复合材料侧的TiC层主要由扩散到C/C表面的Ti元素与C元素反应所形成。钎焊工艺参数对接头组织和力学性能影响较大。当钎焊温度较低或保温时间较短时,母材侧的扩散层和反应层较薄,GNSs呈长条状分布于钎缝中心。随温度的升高和保温时间的延长(900℃/10min),钎缝中心组织更加细化,GNSs很难被观察到,形成了颗粒增强的复合钎缝组织,此时接头强度获得最大值为30.2MPa,接头主要断裂在C/C复合材料基体上。进一步提高钎焊温度或延长保温时间,TC4侧的Ti3Cu4层几乎消失,钎缝中心形成了大量块状TiCu化合物,同时在C/C复合材料侧形成了较厚TiC层。增强相在基体中的弥散分布强化了钎缝。强化方式主要以细晶强化、位错强化和Orowan强化为主。复合钎缝的形成提高了自身的强度,调整了钎缝和母材间热膨胀系数与弹性模量的不匹配,因此提高了接头的强度。