專利名稱：薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金大間隙釬焊方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于異種材料連接領(lǐng)域，涉及薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金的焊接方法，特別涉及一種避免C/SiC復(fù)合材料與鈦合金焊接產(chǎn)品在3. 5MPa高壓燃?xì)饧笆覝刂?500°C高低溫交變的使用環(huán)境下出現(xiàn)釬縫開裂、泄漏的釬焊方法。
背景技術(shù)：
異種材料焊接是連接技術(shù)領(lǐng)域中的重要難題，對于C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金的焊接，由于二者的熱膨脹系數(shù)差別大，C/SiC復(fù)合材料也較難被金屬釬料潤濕，焊接技術(shù)難度大，而且其連接結(jié)構(gòu)用于低溫一高溫溫度交變環(huán)境中，因此對焊接可靠性要求較高。為減輕結(jié)構(gòu)重量，縮短連接制備周期，對C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金釬焊技術(shù)研究也有進(jìn)展將復(fù)合材料表面金屬化，再進(jìn)行復(fù)合材料與TC4鈦合金的釬焊；或采用在連接材料中添加低膨脹系數(shù)材料，直接釬焊連接。但目前的釬焊方法形成的復(fù)合材料與鈦合金連接結(jié)構(gòu)，C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金之間焊接間隙在0. 1 0. 2mm，其不足之處在 3. 5MPa高壓燃?xì)饧笆覝刂?00°C高低溫交變的使用環(huán)境下，復(fù)合材料與釬縫層連接界面出現(xiàn)開裂，引起泄漏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能滿足C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金的連接接頭在 3. 5MPa高壓燃?xì)饧笆覝刂?00°C高低溫交變的使用環(huán)境下不開裂、不泄漏的薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金大間隙釬焊方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案一種薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金大間隙釬焊方法，其待焊接的C/SiC復(fù)合材料試件和TC4鈦合金試件的厚度控制在1 8mm ；該釬焊方法包括如下步驟(a)焊接前在C/SiC復(fù)合材料試件和TC4鈦合金試件之間涂敷0. 45 0. 95mm厚的釬焊材料；(b)將步驟(a)所得中間連接有釬焊材料的C/SiC復(fù)合材料試件和TC4鈦合金試件一同放入真空釬焊爐內(nèi)，壓力控制在4X 10_2 5X 10_2Mpa、溫度控制在910 940°C，保溫時間在10 20min，釬焊材料熔化后即形成致密的C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金焊接產(chǎn)
P
m ；(C)測定步驟(b)所得C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金焊接產(chǎn)品，如果在C/SiC復(fù)合材料和TC4鈦合金之間的釬焊間隙在0. 4 0. 9mm,則該C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金焊接產(chǎn)品符合要求。如上所述的一種薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金大間隙釬焊方法，其焊接前在 C/SiC復(fù)合材料試件和TC4鈦合金試件之間涂敷0. 45 0. 65mm厚的釬焊材料。如上所述的一種薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金大間隙釬焊方法，其所采用的釬焊材料制備過程如下將AgCuTi和SiC粉末機(jī)械混合均勻，其中AgCuTi體積百分比為78 80%，SiC體積百分比為20 22%，SiC的顆粒度在+200 -400目；然后將混合后的AgCuTi和SiC粉末用硝棉溶液調(diào)合成膏狀。如上所述的一種薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金大間隙釬焊方法，其所采用的 AgCuTi的組成包括Ti 質(zhì)量百分比為2 8%;Cu 質(zhì)量百分比為對 沘％;其余為Ag。本發(fā)明的效果在于本發(fā)明在薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金焊接時，通過采用大間隙釬焊方式，釬涂和釬焊組合的實(shí)施工藝，形成具有成分過渡作用、一定厚度的釬縫層 /釬焊間隙(厚度值在0. 4 0. 9mm)，緩解連接界面應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金的可靠焊接。采用本發(fā)明的AgCuTi和SiC混合釬焊材料，其高溫性能好，對C/SiC復(fù)合材料潤濕性好，焊后焊縫塑性好。采用本發(fā)明方法焊接的C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金焊接產(chǎn)品平均室溫剪切強(qiáng)度提高以上，具體數(shù)據(jù)見表1。該焊接產(chǎn)品經(jīng)過ailin內(nèi)從室溫到500°C熱震，30次后在 FEIQuanta200型掃描電鏡2000倍視場下全區(qū)觀察未發(fā)現(xiàn)裂紋；能滿足C/SiC復(fù)合材料與 TC4鈦合金的焊接產(chǎn)品在3. 5MPa高壓燃?xì)饧笆覝刂?00°C高低溫交變的使用環(huán)境下不開裂、不泄漏的要求。表1不同釬焊間隙下焊接產(chǎn)品抗剪切強(qiáng)度
權(quán)利要求
1.一種薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金大間隙釬焊方法，其特征在于待焊接的C/ SiC復(fù)合材料試件和TC4鈦合金試件的厚度控制在1 8mm ；該釬焊方法包括如下步驟(a)焊接前在C/SiC復(fù)合材料試件和TC4鈦合金試件之間涂敷0.45 0. 95mm厚的釬焊材料；(b)將步驟(a)所得中間連接有釬焊材料的C/SiC復(fù)合材料試件和TC4鈦合金試件一同放入真空釬焊爐內(nèi)，壓力控制在4X 10_2 5X 10_2Mpa、溫度控制在910 940°C，保溫時間在10 20min，釬焊材料熔化后即形成致密的C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金焊接產(chǎn)品；(c)測定步驟(b)所得C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金焊接產(chǎn)品，如果在C/SiC復(fù)合材料 ⑴和TC4鈦合金(3)之間的釬焊間隙(2)在0. 4 0. 9mm,則該C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金焊接產(chǎn)品符合要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金大間隙釬焊方法，其特征在于焊接前在C/SiC復(fù)合材料試件和TC4鈦合金試件之間涂敷0. 45 0. 65mm厚的釬焊材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金大間隙釬焊方法， 其特征在于所采用的釬焊材料制備過程如下將AgCuTi和SiC粉末機(jī)械混合均勻，其中 AgCuTi體積百分比為78 80%，SiC體積百分比為20 22%，SiC的顆粒度在+200 -400 目；然后將混合后的AgCuTi和SiC粉末用硝棉溶液調(diào)合成膏狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金大間隙釬焊方法，其特征在于所采用的AgCuTi的組成包括Ti 質(zhì)量百分比為2 8%;Cu 質(zhì)量百分比為對 沘％;其余為Ag。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄壁C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金大間隙釬焊方法，其包括如下步驟(a)焊接前在C/SiC復(fù)合材料試件和TC4鈦合金試件之間涂敷0.45～0.95mm厚的釬焊材料；(b)將中間連接有釬焊材料的C/SiC復(fù)合材料試件和TC4鈦合金試件一同放入真空釬焊爐內(nèi)，釬焊材料熔化后即形成致密的C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金焊接產(chǎn)品；(c)測定所得C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金焊接產(chǎn)品，如果在C/SiC復(fù)合材料和TC4鈦合金之間的釬焊間隙在0.4～0.9mm，則該C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金焊接產(chǎn)品符合要求。本發(fā)明采用大間隙釬焊方式，釬涂和釬焊組合的實(shí)施工藝，形成具有成分過渡作用、一定厚度的釬縫層/釬焊間隙，緩解連接界面應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)C/SiC復(fù)合材料與TC4鈦合金的可靠焊接。
文檔編號C04B37/02GK102173848SQ20111002358
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者吳永智, 寧立芹, 李海剛, 畢建勛, 毛建英 申請人:航天材料及工藝研究所