【摘 要】
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随着雷达技术不断发展,对其冷却系统的要求也越来越高。可靠性强,密封性好的机械动密封式水铰链成为目前发展的主要趋势。该水铰链需高硬高耐磨性陶瓷作为摩擦副材料,加工性良好的金属材料作为壳体材料。SiC陶瓷因其硬度高,耐磨损和耐腐蚀性能良好的特点,是摩擦副的理想材料;FeNi42合金因其与SiC陶瓷相匹配的低热膨胀系数,是水铰链壳体的理想材料。将两者进行可靠连接是水铰链密封性和力学性能的有效保障。本文使
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随着雷达技术不断发展,对其冷却系统的要求也越来越高。可靠性强,密封性好的机械动密封式水铰链成为目前发展的主要趋势。该水铰链需高硬高耐磨性陶瓷作为摩擦副材料,加工性良好的金属材料作为壳体材料。SiC陶瓷因其硬度高,耐磨损和耐腐蚀性能良好的特点,是摩擦副的理想材料;FeNi42合金因其与SiC陶瓷相匹配的低热膨胀系数,是水铰链壳体的理想材料。将两者进行可靠连接是水铰链密封性和力学性能的有效保障。本文使用Ag-Cu-Ti钎料实现FeNi42合金和SiC陶瓷的钎焊连接,研究Ti含量和钎焊温度变化对界面组织和接头力学性能的影响。针对SiC陶瓷表面反应和内部溶解现象进行分析,并对陶瓷反应过程进行分析。探究Ti,Fe,Ni三元素对陶瓷溶解的影响,并设计复合中间层抑制陶瓷溶解,实现对钎焊接头组织和性能的控制。采用Ag-Cu-2.5wt.%Ti钎料钎焊连接FeNi42合金和SiC陶瓷时,当钎焊温度超过900℃时,SiC陶瓷在溶解于液态钎料的Fe和Ni元素作用下发生溶解,这导致接头力学强度急剧下降。而采用Ag-Cu-4.5wt.%Ti钎料时,溶解于液态钎料的Fe和Ni元素主要和钎料中的Ti元素反应生成Fe-Ni-Ti化合物,SiC陶瓷和Fe,Ni元素反应程度较弱,在840℃-920℃温度范围内不发生溶解。在钎焊温度为880℃,钎料Ti含量为2.5wt.%时,钎焊接头取得60MPa的最大抗剪强度。将组织演变过程分为三个阶段,Ti优先和陶瓷反应的表面反应阶段,Fe和Ni优先和陶瓷反应的表面反应阶段,陶瓷溶解阶段。Ti含量的增加可促进陶瓷界面TiC层的形成,从而阻碍陶瓷溶解。陶瓷基体表面SiC颗粒的脱离可降低陶瓷基体界面TiC层的形成,从而促进陶瓷溶解。通过FeNi42/Ag-Cu/SiC钎焊试验可知,Fe和Ni元素向钎料中溶解以及和SiC的反应与Ti元素无关。在本实验钎焊温度范围内,而Fe/Ag-Cu-Ti/SiC发生陶瓷表面反应,Ni/Ag-Cu-Ti/SiC钎焊接头发生陶瓷溶解。推测FeNi42/Ag-Cu-Ti/SiC钎焊接头组织演变第二阶段为Fe元素主导,第三阶段为Ni元素主导。使用Ag-Cu/Cu/Ag-Cu-Ti复合中间层可有效阻隔FeNi42合金的溶解扩散和SiC陶瓷的溶解。在840℃-920℃的钎焊工艺窗口内其钎焊接头抗剪强度均可达50MPa。
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