C/C复合材料由于其低密度,高温下保持较高的强度,抗烧蚀性能优异和热膨胀系数低等特性,在航空航天领域得以使用。目前这些领域大多以金属或合金材料为主,比如金属Nb。因此考虑C/C复合材料与金属的连接。目前,C/C与金属的连接方法中,钎焊连接研究较为广泛,然而钎焊接头中残余应力的缓解是一个挑战,因此本文拟采用C/C复合材料表面处理的方法辅助钎焊过程,以降低接头中的残余应力,提升连接性能。本文采用预氧化及化学气相沉积(CVD)原位生长碳纳米管(CNT)的方式,辅助AgCuTi钎料连接C/C复合材料与金属Nb。通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和万能试验机探究了C/C表面状态及其对润湿性和连接接头的影响,结果表明预氧化在C/C表面形成了围绕碳纤维的深度可控的环形间隙,CVD处理在C/C表面及间隙合成了多壁CNTs。试验发现,液态钎料在原始C/C表面铺展10min润湿角为25°,预氧化后润湿性变差,为31°,而生长CNTs后润湿性提升明显,为9°。表面处理后钎焊接头界面结构得到优化,C/C侧界面由平直变为浸渗界面,且在界面附近形成了细小TiC颗粒的区域。在880°C保温10min的参数下,抗剪强度由原始的29MPa,提升至表面处理后的62MPa,断裂位置从原始的TiC反应层变为表面处理后的浸渗区域。研究了钎焊工艺对预氧化处理前后C/C-Nb钎焊接头界面组织和性能的影响,分析发现,工艺参数影响钎焊接头中组织的形貌、钎缝宽度、反应层厚度及残余应力等,从而影响接头的抗剪强度。相对原始C/C,结构优化后的钎焊接头性能有所提高,但同样受钎焊工艺参数的影响。经过测试,预氧化前后C/C-Nb钎焊接头均在880°C-10min的参数下性能最优,分别是29MPa和57MPa。采用计算以及数值模拟的方法进行分析,认为接头强化机理包括连接面积的增加,在800°C保温5min预氧化时,连接面积增加率为374%;浸渗Ag基钎料的钉扎强化;浸渗区域作为过渡区域降低残余应力,模拟显示,预氧化处理后峰值残余应力由231MPa降为208MPa;TiC颗粒区缓解残余应力,强化钎缝。