[发明专利]一种Cf/SiC陶瓷基复合材料与钛合金的复合-扩散钎焊方法

说明书

技术领域

本发明属于异种材料连接技术领域，特别是提供了一种能在较低温度下连接获得良好耐高温性能接头的连接方法。 

  

背景技术

国内外航天技术的迅速发展，对航天运载工具和姿/轨控系统的核心部件-发动机的要求愈来愈高，发动机技术也不断向高可靠性、大推重（质）比、高灵敏度的方向发展。陶瓷基复合材料等先进材料因其耐高温、耐腐蚀、质量轻等一系列优良特性在发动机上的应用使得新型高性能发动机的研制成为可能。碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料（C_f/SiC陶瓷基复合材料）由于碳纤维的植入有效的克服了单相SiC陶瓷对裂纹和热震的敏感性，充分综合了SiC陶瓷与碳纤维的性能优势，如高热稳定性、高导热性能、低密度（理论密度为2.2g/cm³，实际密度通常为1.75-2.10g/cm³）、低热膨胀系数，优异的力学性能-高温下高强高模、良好的断裂韧性和耐磨/抗冲刷性能等，是制造燃烧器部件、涡轮叶片、火箭喷嘴、航天飞机热防护结构等的理想材料，在航空航天领域具有重要的应用价值。但是与金属材料相比，C_f/SiC复合材料的延伸性和冲击韧性较低，加工性能较差，制造大尺寸或复杂形状构件比较困难。在某些应用领域，需要将C_f/SiC陶瓷基复合材料与金属连接起来组成大尺寸或复杂形状构件，结合C_f/SiC陶瓷基复合材料的高温力学性能优势与金属塑性韧性好的特点，因此解决C_f/SiC陶瓷基复合材料与高温金属结构材料（常用钛合金）的连接技术问题，是保证C_f/SiC陶瓷基复合材料在上述领域中得到广泛应用的关键。 

该类连接问题难度大、可靠性要求高，主要表现在：（1）C_f/SiC陶瓷基复合材料与金属冶金相容性极差，无法直接进行熔化焊接；（2）C_f/SiC陶瓷基复合材料与金属之间热膨胀系数差异较大，普通扩散焊和钎焊往往会形成较大的热应力，接头容易开裂；（3）接头使用性能要求高：在航空航天发动机中，陶瓷基复合材料通常都是作为高温结构材料来使用，因此对连接接头的耐高温要求也往往在800℃甚至1000℃以上，同时对接头的气密性、抗热震性与抗烧蚀性也有很高的要求，一般钎焊接头很难满足要求；（4）接头服役可靠性要求高：航天飞行器是一个复杂的系统，任何环节、任何结构的丝毫故障都会酿成灾难性的事故，因此对连接结构的可靠性要求也极为严格。因此，开展C_f/SiC陶瓷基复合材料与钛合金连接技术，尤其是耐高温连接技术研究，具有十分重要的意义。