[发明专利]ZrB2基材料的钎焊连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及钎焊连接方法。

背景技术

二硼化锆(ZrB₂)陶瓷是一种重要的超高温陶瓷材料(UHTCs)。以ZrB₂为基体制成ZrB₂基复合材料具有优异的高温化学稳定性、高电导率、高热传导率和较强的抗烧蚀能力，可广泛应用于极端化学环境和热环境中，如高超音速飞机、火箭喷管、航天飞机蒙皮等。由于ZrB₂基陶瓷和ZrB₂基复合材料加工性能差，制造出大尺寸复杂形状的零件比较困难，一般是采用将ZrB₂基陶瓷或ZrB₂基复合材料零件与其它材料零件进行焊接，如与钛合金、铌合金零件进行焊接，也可以与ZrB₂陶瓷或ZrB₂基复合材料零件进行焊接。因此牢固可靠的连接是ZrB₂基陶瓷及ZrB₂基复合材料应用的必要条件。目前关于ZrB₂基陶瓷及ZrB₂基复合材料钎焊连接的报道较少，现有的研究主要是采用活性钎料法，利用活性元素(如Ti、Zr、Pd等)与陶瓷基体反应形成连接，由于钎料与ZrB₂基陶瓷或ZrB₂基复合材料的热膨胀系数相差较大，容易造成钎焊接头应力集中，从而导致接头强度降低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有ZrB₂基材料用活性钎料法制备的钎焊接头强度低的问题，而提供ZrB₂基材料的钎焊连接方法。

本发明的ZrB₂基材料的钎焊连接方法是按以下步骤进行：一、按质量百分比称取10wt.％～50wt.％的Ti粉和50wt.％～90wt.％的Ag-Cu共晶粉，放入球磨罐中，在Ar气保护下，以300r/min～350r/min的转速球磨1h～5h，得到复合钎料；二、将ZrB₂基材料以及欲与其连接的连接件打磨后，用丙酮超声清洗5min～10min，然后晾干待用；三、将步骤一得到的复合钎料与粘结剂按照体积比为1∶0.5～2进行搅拌混合后，均匀涂在ZrB₂基材料以及欲与其连接的连接件表面，即得待焊件；四、将步骤三中得到的待焊件，置于真空钎焊炉中，将真空钎焊炉抽真空至5×10^-4～1×10^-3Pa，然后将真空钎焊炉以15℃/min的速度升温至750℃，并保温5min，再以10℃/min的速度升温至840℃～980℃，并保温5min～20min，然后以5℃/min的速度降温至400℃，最后待焊件随炉冷却，即完成ZrB₂基材料的钎焊连接；其中，步骤二所述的ZrB₂基材料为ZrB₂基复合材料或ZrB₂基陶瓷；步骤二中所述的连接件为ZrB₂基复合材料、ZrB₂基陶瓷或金属材料。

本发明所述的金属材料为钛合金或铌合金。

本发明步骤二中所述的打磨是指ZrB₂基材料通过金刚石沙盘打磨；金属材料是通过砂纸打磨的。

ZrB₂基材料的钎焊连接方法还可以按以下步骤进行一、将Ti箔和Ag-Cu共晶箔以厚度比为0.21～1.12∶1叠层放置，即为钎料箔；二、将ZrB₂基材料以及欲与其连接的连接件和步骤一制得的钎料箔打磨后，用丙酮超声清洗5～10min，然后晾干，再将ZrB₂基材料、钎料箔和连接件叠加，组成待焊件；三、将步骤二得到的待焊件，置于真空钎焊炉中，将真空钎焊炉抽真空至5×10^-41×10^-3Pa，然后将真空钎焊炉以15℃/min的速度升温至750℃，并保温5min，再以10℃/min的速度升温至840℃～980℃，并保温5～20min，然后以5℃/min的速度降温至400℃，最后待焊件随炉冷却，即完成ZrB₂基材料的钎焊连接；其中，步骤二所述的ZrB₂基材料为ZrB₂基陶瓷或ZrB₂基复合材料；步骤二中所述的连接件为ZrB₂基陶瓷、ZrB₂基复合材料或金属材料。

本发明所述的金属材料为钛合金或铌合金。