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ZrB2-SiC-C陶瓷(ZSC)是新型热防护材料,具有优异的高温使用性能,可用于与GH99镍基高温合金(GH99)钎焊制备高超声速飞行器锐形尖端。但ZSC与GH99热膨胀系数差异导致接头残余应力较大、强度较低。本文以构造母材热膨胀系数梯度过渡为出发点,设计制备SiC-AgCuTi中间层,并采用SiC-AgCuTi中间层和Ti/SiC-AgCuTi复合中间层,实现了ZSC与GH99高质量钎焊连接。结合试验与有限元计算,确定接头界面结构与力学性能,分析中间层对接头残余应力的影响规律。采用无压渗透法制备SiC-AgCu Ti中间层。当T=860℃,t=10min时,AgCu Ti完全填充多孔SiC,界面产物主要为Ti3SiC2、TiC、TiCu2和Ti5Si3。测得SiC-AgCuTi复合材料热膨胀系数介于ZSC和GH99之间,能够实现二者热膨胀系数梯度过渡。采用SiC-AgCuTi中间层,可实现ZSC与GH99的可靠钎焊,接头典型界面结构为:ZSC/Ti3SiC2+Ti5Si3+AgCu共晶/Ti5Si3+TiC+SiC+Ti5Si3+TiC+AgCu共晶/TiCu2+TiAlNi2+TiCuNi2+AgCu共晶/GH99。使用250μm中间层在870℃保温10min进行钎焊时,接头强度达102MPa,远高于AgCuTi钎料直接钎焊接头。接头的断裂面由近缝侧ZSC陶瓷基体转变为ZSC与钎缝中间层界面。在此基础上提出Ti/SiC-AgCuTi复合中间层,进一步实现接头热膨胀系数的梯度过渡,降低接头残余应力,同时,Ti箔的加入保证ZSC侧充界面反应发生充分。接头界面结构为:ZSC/Ti5Si3+TiC+AgCu共晶+Ti3Cu4/TiCu+(α-Ti+Ti2Cu)+α-Ti+Ti中间层+α-Ti+(α-Ti+Ti2Cu)+TiCu/AgCu共晶+(SiC-AgCuTi中间层)/TiCuNi2+TiAlNi2+AgCu共晶/GH99。当T=850、t=10min,接头的剪切强度高达112MPa。达到ZSC陶瓷母材强度的85%。接头为复合型断裂,获得高强度接头的工艺参数变得更宽泛。采用有限元分析评价不同中间层钎焊ZSC/GH99接头中残余应力大小和分布。结果表明,采用不同中间层最大残余应力均出现在近界面处ZSC内部。ZSC内部为压应力,金属侧为压应力。采用SiC-AgCuTi中间层钎焊时应力峰值为280MPa;采用Ti/SiC-AgCuTi复合中间层钎焊时应力峰值为258MPa,相比于AgCu Ti钎焊接头分别降低了64MPa和87MPa。结果表明Ti/SIC-AgCuTi复合中间层缓解接头残余应力效果最优。