【摘 要】
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C/C在新材料发展领域中作为极具典型耐高温的一种复合材料,存在着广泛的工程应用。本文针对C/C的连接在航空航天等领域的要求。提出使用镍基钎料与一种复合钎料来对C/C自身进行钎焊,通过EDS、SEM和XRD等测试分析其钎缝界面结构。研究钎焊不同工艺参数下对接头的微观组织的作用,以及对接头剪切强度的影响,阐述接头断裂机制,并对镍基钎料焊后的接头创建有限元模型,进行了残余应力分析,为C/C的连接提供了相
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C/C在新材料发展领域中作为极具典型耐高温的一种复合材料,存在着广泛的工程应用。本文针对C/C的连接在航空航天等领域的要求。提出使用镍基钎料与一种复合钎料来对C/C自身进行钎焊,通过EDS、SEM和XRD等测试分析其钎缝界面结构。研究钎焊不同工艺参数下对接头的微观组织的作用,以及对接头剪切强度的影响,阐述接头断裂机制,并对镍基钎料焊后的接头创建有限元模型,进行了残余应力分析,为C/C的连接提供了相关实验基础。采用箔片BNi2钎料对C/C进行连接,以此为基础为后续膏状BNi-1a钎料的使用提供理论依据。采用BNi-1a钎料时,能实现C/C的连接。且钎焊工艺参数的改变,影响了钎焊接头的微观状态,工艺参数低,界面反应层结合强度低;工艺参数高,钎缝出现缺陷。钎缝中生成物的种类并不随钎焊工艺参数的变化而发生改变,接头钎缝的组织结构为C/C/Ni（s.s）+Cr3C2+M型化合物/Ni（s.s）+M型化合物/Ni（s.s）+Cr3C2+M型化合物/C/C。对接头进行工艺参数的优化,当钎焊温度是T=1120℃,保温时间是t=60min的参数下,钎缝中界面反应状态最好,残余应力最低,使得剪切试验表明此工艺参数下剪切强度最高为24.13MPa。低于或高于此参数,强度都会降低。断口分析表明,最佳工艺参数下接头的断裂有典型的三个区域,且在差异化的参数下,都出现了C/C的断裂。利用了有限元方法,对使用BNi-1a钎焊C/C所形成的接头的残余应力分布特征进行仿真。残余应力在接头的钎缝中心以及钎缝与C/C的结合面附近处拥有着较大的数值。结合之前的断口分析,应力分布特征对判断接头的危险区域都已经具有自身的代表性。将BNi2箔状钎料与AgCuTi钎料组合起来,用两者形成的复合钎料对C/C进行钎焊。除去含量很少的元素的影响,钎缝中最多比重的成分是Ag（s.s）、以及Ni元素与Cu元素固溶形成的化合物。接头的主要组织结构为:C/C/Ti C（Cr3C2）/Ag（s.s）+Ni（s.s）+Cu（s.s）/Ti C（Cr3C2）/C/C。BNi2钎料的加入能填充高温下AgCuTi钎料的流失,同时Ni元素与Cu元素的协同形成固溶体对钎缝有增益作用。以及对接头界面及力学性能受到的工艺上不同参数影响也进行了分析。当钎焊温度是T=1060℃,保温时间是t=30min的参数下,接头拥有最佳剪切强度为18.83MPa。把不同工艺参数下的剪切形貌进行观察,断裂都出现了C/C的断裂,较低和较高的工艺参数下,断裂产生在界面反应层中,只是反应状态不一样,剪切形貌存在区别。适当工艺参数下,断裂发生穿透了C/C基体、界面反应层和钎缝中心。
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