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C/C复合材料与TC4合金由于其特殊性能,两者的连接广泛应用于航天航空领域。其可以克服C/C复合材料加工性能差等缺点,钎焊做为有效实现两者冶金结合的方法,由于两种材料的热膨胀系数存在差异,导致C/C复合材料与TC4接头中存在较大的残余应力。而碳纳米管(CNTs)作为一种新型碳材料,具有弹性模量高,密度低,热膨胀系数低,韧性良好,耐高温等优点。本课题旨在向活性Ag Cu Ti钎料中加入CNTs增强相,配制成Ag Cu Ti+CNTs复合钎料(为方便描述,全文简称为Ag Cu TiC复合钎料),降低钎缝中心区域与母材两侧热膨胀系数差异,从而有效缓解钎焊接头中存在的残余应力。DSC结果表明,适量CNTs可以降低复合钎料的熔点。复合钎料中的Ti与CNTs在790o C-840o C温度区间内发生反应,Ti与CNTs比例较高时,原位生成Ti C化合物,且Ti Cu2化合物在Ti C上形核并长大。相反,当两者比例较低时,生成Ti C小颗粒,并弥散分布在Ag(s.s)中。适量增加CNTs,可以细化复合钎料反应后界面中的Ag Cu共晶组织,而Ti含量的增加则会粗化组织,且形成大量的Ti-Cu化合物。过量CNTs的加入会在钎料反应的过程中发生团聚的现象。Ag Cu Ti C复合钎料在C/C复合材料上的润湿过程可以分为4个阶段。第一阶段Ti C反应层的初步形成,润湿角及液滴高度变化速度都很快。第二阶段为Ti C反应层的生长过程,润湿铺展速度均匀,且较第一阶段慢一些。第三阶段是CNTs反应完全,Ti元素的扩散控制铺展过程。最后为润湿铺展完成的过程。复合钎料润湿过程中的动力学模型由两部分组成,润湿前期为反应控制模型,后期为扩散控制模型。随着CNTs含量的增加,复合钎料润湿性先变好,后变差。CNTs含量为0.3wt.%时,最终润湿角与液滴高度较小,铺展面积大,润湿性最好,且优于Ag Cu Ti复合钎料。CNTs的加入可以改善中间区域化合物连续分布的状态,从而有效的提高润湿性。采用Ag Cu-4.5Ti+0.2wt.%CNTs获得的TC4/C/C复合材料接头(T=880oC/t=10min)典型界面组织为:TC4/扩散层/Ti2Cu/Ti Cu/Ti3Cu4/Ti Cu4/Ti C+Ti Cu2+Ag(s.s)+Cu(s.s)+Ti3Cu4+Ti Cu4/Ti C/C/C复合材料。适量的增加CNTs含量会减少钎焊接头中Ti3Cu4与Ti Cu4化合物的产生,从而使钎焊接头的力学性能提高。随着CNTs含量的增加,接头剪切强度先上升后下降,至0.4wt.%时,接头强度最大为44.3MPa。CNTs对于钎焊接头的强化机制主要有位错强化与Orowan强化,还可以细化界面中的组织。CNTs的加入调整了钎缝中心区域与母材两侧的热膨胀系数匹配,对于焊接残余应力有较大帮助,使接头的强度提高。