專利名稱：炭/炭復(fù)合材料與銅連接用合金及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種異質(zhì)材料連接用合金，特別是一種炭/炭復(fù)合材料與銅連接用合金。
背景技術(shù)：
炭/炭復(fù)合材料是一種以炭纖維增強(qiáng)炭基體的先進(jìn)復(fù)合材料，具有耐高溫、 抗輻射、耐腐蝕等優(yōu)異性能。銅是一種金屬材料，具有高導(dǎo)熱、導(dǎo)電等性能。 如果能夠制備出兩者的連接件，使之兼具炭/炭復(fù)合材料和銅的優(yōu)異性能，則將 拓寬炭/炭復(fù)合材料在航空航天、核能、化工等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。焊接是實(shí)現(xiàn)炭/炭復(fù)合材料與銅連接的優(yōu)選方案，但首先必需解決兩個(gè)關(guān)鍵 問題。其一是炭/炭復(fù)合材料與銅的潤(rùn)濕性。根據(jù)相關(guān)理論，要實(shí)現(xiàn)可靠連接,，金屬對(duì)炭的潤(rùn)濕角必須小于90度。但銅為140度，不經(jīng)特殊處理無法實(shí)現(xiàn)連接；其次是炭/炭復(fù)合材料與銅之間熱膨脹的差異。與銅相比，炭/炭復(fù)合材料的熱 膨脹系數(shù)小一個(gè)數(shù)量級(jí)，且呈明顯的各向異性。在溫變過程中，這種差異引致 的連接界面熱應(yīng)力集中，將可能引起界面剝離、脫離，最終導(dǎo)致連接失效。 發(fā)細(xì)內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種連接用合金及其制備方法，改進(jìn)炭/炭復(fù)合材料與 銅之間潤(rùn)濕性和熱膨脹匹配。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下1、 炭/炭復(fù)合材料與銅連接用合金，其合金元素重量百分比如下Cu 50 % 90 %， Cr 1 % 20 %， Ti 0 % 20 %, Ni 0 % 30 % Zr 1 % 20 %， Mn 2 % 20 %2、 連接用合金的制備方法，包括如下步驟1) 按合金元素重量百分比Cu50 % 90 % 、Crl % 20 % 、TiO % 20 % 、 Ni 0 % 30 %、 Zr 1% 20 %、 Mn 2 % 20 % 配制合金原料；2) 在1500 170CTC 、小于10Pa的真空度下感應(yīng)熔煉、澆鑄成錠；3) 采用氣體霧化制粉方法，在1500 170(TC 、小于10Pa的真空度下， 將合金鑄錠重熔、制粉；4) 將合金粉末篩選分級(jí)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果 加入Cr、 Ti、 Ni等碳化物生成元素，改善連接合金對(duì)炭/炭復(fù)合材料的潤(rùn)濕性。加入Zr元素，降低連接合金的熱膨脹系數(shù)。加入Cu、 Mn元素，降低連 接合金的熔化溫度，提高連接合金的延展性能，有利于連接界面熱應(yīng)力的松弛。 真空感應(yīng)熔鑄+氣體霧法制粉方法，確保合金成分的均勻性。本發(fā)明的連接用 合金對(duì)炭/炭復(fù)合材料和銅均具有好的化學(xué)和物理相容性。
具體實(shí)施方式
下面本發(fā)明的進(jìn)行具體的描述 實(shí)施例1首先，按重量百分比Cu 51 % 、 Cr 19 %、 Ti 11 %、 Zr 1 % 、 Mn 18 %配制成合金原料。其次，將合金原料置于真空感應(yīng)加熱爐內(nèi)，在1500 1700°C 、小于10Pa的真空度下熔煉、繞鑄成錠。再次，將鑄錠置于氣體霧化 制粉裝置中，在1500 1700°C 、小于10Pa的真空度下重熔、制粉。最后， 將制得的合金粉末篩選分級(jí)。實(shí)施例2首先，按重量百分比Cu 60 % 、 Cr 1 %、 Ni 26 %、 Zr 8 %、 Mn 5 % 配制成合金原料。其次，將合金原料置于真空感應(yīng)加熱爐內(nèi)，在1500 1700 °C 、小于10Pa的真空度下熔煉、澆鑄成錠。再次，將鑄錠置于氣體霧化制粉 裝置中，在1500 170CTC 、小于10Pa的真空度下重熔、制粉。最后，將制 得的合金粉末篩選分級(jí)。實(shí)施例3首先，按重量百分比Cu60 % 、 Crl %、 Ti 19 %、 Zr 18 %、 Mn 5 % 配制成合金原料。其次，將合金原料置于真空感應(yīng)加熱爐內(nèi)，在1500 1700 °C 、小于10Pa的真空度下熔煉、澆鑄成錠。再次，將鑄錠置于氣體霧化制粉 裝置中，在1500 170CTC 、小于10Pa的真空度下重熔、制粉。最后，將制 得的合金粉末篩選分級(jí)。實(shí)施例4首先，按重量百分比Cu71 % 、 Cr5 %、 Ti2 %、 Zr 12 %、 Mn 10 % 配制成合金原料。其次，將合金原料置于真空感應(yīng)加熱爐內(nèi)，在1500 1700 °C 、小于10Pa的真空度下熔煉、澆鑄成錠。再次，將鑄錠置于氣體霧化制粉 裝置中，在1500 170CTC 、小于10Pa的真空度下重熔、制粉。最后，將制 得的合金粉末篩選分級(jí)。實(shí)施例5首先，按重量百分比Cu 73 % 、 Cr 2 %、 Ni 14 %、 Zr 9%、 Mn 2 % 配制成合金原料。其次，將合金原料置于真空感應(yīng)加熱爐內(nèi)，在1500 1700 。C 、小于10Pa的真空度下熔煉、澆鑄成錠。再次，將鑄錠置于氣體霧化制粉 裝置中，在1500 1700°C 、小于10Pa的真空度下重熔、制粉。最后，將制 得的合金粉末篩選分級(jí)。實(shí)施例6首先，按重量百分比Cu 87 % 、 Cr 10 %、 Zr 1 % 、 Mn 2 %配制成 合金原料。其次，將合金原料置于真空感應(yīng)加熱爐內(nèi)，在1500 1700°C 、 小于10Pa的真空度下熔煉、澆鑄成錠。再次，將鑄錠置于氣體霧化制粉裝置中， 在1500 1700°C 、小于10Pa的真空度下重熔、制粉。最后，將制得的合金 粉末篩選分級(jí)。
權(quán)利要求
1. 炭/炭復(fù)合材料與銅連接用合金，其特征在于合金元素重量百分比為Cu 50％～90％，Cr 1％～20％，Ti 0％～20％，Ni 0％～30％，Zr 1％～20％，Mn 2％～20％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭/炭復(fù)合材料與銅連接用合金，其特征在于 合金元素重量百分比Cu 60 % 、 Cr 1 %、 Ti 19 %、 Zr 18 %、 Mn 2 %。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭/炭復(fù)合材料與銅連接用合金的制備工藝，其 特征在于包括以下步驟(1) 配制合金原料；(2) 在1500 1700°C 、小于10Pa的真空度下感應(yīng)熔煉、澆鑄成錠；(3) 采用氣體霧化制粉方法，在1500 170CTC 、小于10Pa的真空度下， 將合金鑄錠重熔、制粉；(4) 將合金粉末篩選分級(jí)。
全文摘要
一種炭/炭復(fù)合材料與銅連接用合金，合金元素重量百分比為Cu 50％～90％，Cr 1％～20％，Ti 0％～20％，Ni 0％～30％，Zr 1％～20％，Mn 2％～20％。將上述原料配制，在1500～1700℃、小于10Pa的真空度下感應(yīng)熔煉、澆鑄成錠；采用氣體霧化制粉方法，在1500～1700℃、小于10Pa的真空度下，將合金鑄錠重熔、制粉；將合金粉末篩選分級(jí)。本發(fā)明的連接用合金對(duì)炭/炭復(fù)合材料和銅均具有好的化學(xué)和物理相容性。
文檔編號(hào)B22F9/08GK101235447SQ200710034339
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月29日
發(fā)明者澍 于, 旼 宋, 張福勤, 方勛華, 翔 熊, 袁鐵錘, 黃伯云 申請(qǐng)人:中南大學(xué)