[发明专利]一种使用Pd-Co-Ni钎料钎焊ZrB2-SiC复合陶瓷材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钎焊ZrB₂-SiC复合陶瓷材料的方法。

背景技术

航天科研等方面在安全性，耐高温，耐腐蚀，抗氧化等高端领域要求材料在极其苛刻的环境下能够稳定的工作，并且尤其对耐高温等性能的要求越来越高，所以超高温材料的研究显得更加重要，单纯的高熔点合金已经难以满足实际需求，而高熔点金属的氧化物碳化物或硼化物即高温陶瓷材料则能够承受高达1900℃-2500℃的高温，并且耐高温陶瓷如硼化物陶瓷可以在1000℃以上稳定的工作，保持了很好的抗氧化，耐腐蚀，高强度等优越性能，这是金属材料所不能比拟的，由于具有以上优良性能，使得陶瓷材料可以应用于制作刀具以及耐磨材料等，并且渐渐成为了影响国民经济的一个相当重要的研究领域。

ZrB₂陶瓷材料具有很高的强度和硬度，并且具有耐高温等优良特性，该陶瓷有着较低的热膨胀系数，且具有相对较高的化学稳定性，能够阻燃，耐腐蚀，耐热，因此具有非常广泛的应用前景，但是该材料难于烧结，并且高温时容易氧化，在其中加入SiC增强体，能够大大加强该种复合陶瓷材料的抗氧化能力以及耐磨性能等，并且能够提高该材料的高温稳定性，因而使得ZrB₂-SiC陶瓷材料广泛应用在耐火材料，电极材料，并且在航天领域方面也得到了广泛的重视，航天器表面材料以及发动机叶片等材料需要在高温下工作，要有一定的抗氧化和耐蚀性，因此ZrB₂-SiC陶瓷有着广泛的应用前景。

现在工业对结构材料的大型化以及形状复杂化等方面要求越来越高，虽然与金属材料相比陶瓷材料具有以上优点，但脆性大，加工性能差这一致命的缺点大大限制了陶瓷材料在生产生活等各个领域的应用，使得对ZrB₂-SiC陶瓷材料的连接方面的研究迫在眉睫，对陶瓷材料进行连接能够降低大块复杂形状材料的昂贵的加工费用及难度，并且可以用于破损陶瓷材料的修复，从而大大提高陶瓷材料的实用价值。工程陶瓷的连接具有十分广阔的应用前景，尤其是对陶瓷接头耐高温结构连接的研究，将会使得我国在航天航空及交通运输领域获得足够的技术支持

为获得高温接头，应采用高温活性钎料进行钎焊，这类钎料当中都要包含一些活性元素如Ti，Zr，Ni等，这些元素可以在高温条件下和陶瓷材料发生了一定的化学反应，进而产生了牢固的界面结合，其中采用Ti或者V等元素作为活性元素会导致钎料接头脆性变大，目前有人采用Pd-Co钎料对ZrB₂-SiC进行钎焊，钎焊过程当中钎料当中Pd和Co元素与母材当中的增强体SiC进行反应，生成了Pd₂Si和CoSi导致母材当中的增强体发生分解，形成孔洞，因此导致母材的力学性能大大下降，不利于获得较高性能的钎焊接头。

发明内容

本发明是要解现有Pd-Co钎料钎焊过程当中由于钎料与母材增强体SiC之间的相互反应从而降低母材性能的问题，提供了一种使用Pd-Co-Ni钎料钎焊ZrB₂-SiC复合陶瓷材料的方法。

本发明一种使用Pd-Co-Ni钎料钎焊ZrB₂-SiC复合陶瓷材料的方法，是通过以下步骤进行的：一、Pd-Co-Ni钎料的制备：按质量比为1∶(2～3)∶(1～2)的比例称取Pd粉体、Co粉体和Ni粉体，混合后得到混合钎料粉末，然后向混合钎料粉末中加入粘结剂，得到混好的膏状钎料，其中粘结剂由1.wt％的羟乙基纤维素和99.wt％的蒸馏水配置而成；

二、装配试样：用280#、800#以及1000#金相砂纸分别将两块ZrB₂-SiC陶瓷母材的待焊表面进行逐级打磨，将打磨好的ZrB₂-SiC陶瓷母材放置于质量百分含量为99％丙酮溶液中，超声清洗10min～20min，然后用无水乙醇进行清洗，再干燥，将膏状钎料涂覆于两块清洗后的ZrB₂-SiC陶瓷母材的待焊表面，然后将涂覆膏状钎料后的两块ZrB₂-SiC陶瓷母材的待焊表面对接，再放置于石墨模具当中，施加接头压力，接头压力为2×10³Pa，得到装配好的试样；

三、钎焊连接：将装配好的试样放于真空钎焊炉当中进行钎焊，即完成用Pd-Co-Ni钎料钎焊ZrB₂-SiC复合陶瓷材料的方法，钎焊工艺参数定为：钎焊炉真空度小于6×10^-3Pa，连接温度1240℃～1270℃，保温时间0～30min，接头压力为2×10³Pa。