[发明专利]一种三元层状陶瓷钛硅化碳与金属铬的扩散连接方法

说明书

本发明公开一种三元层状陶瓷钛硅化碳与金属铬的扩散连接方法，属于陶瓷与金属连接技术领域。该方法首先将三元层状陶瓷与金属铬进行表面处理后进行研磨、抛光及超声清洗；然后将三元层状陶瓷与金属铬安装在热压炉中，并将热压炉抽真空；当热压炉中的真空度达到5×10^‑2Pa时开始加热，在温度为1000～1200℃、压力为20～30MPa下恒压保温30～90min，使三元层状陶瓷与金属铬进行扩散连接；连接完成后，在原真空条件下降温至200℃，然后撤压。采用本发明方法获得的连接接头界面结合好，可以满足实际应用的需要，从而扩大了三元层状陶瓷钛硅化碳的应用范围。

技术领域：

本发明属于陶瓷与金属连接技术领域，具体涉及一种三元层状陶瓷钛硅化碳(Ti₃SiC₂)与金属铬(Cr)的扩散连接方法。

背景技术：

Ti₃SiC₂是一种新型的可加工三元层状陶瓷材料。美国陶瓷学会会刊(Journal ofthe American Ceramic Society 79,1953(1996))中研究表明它综合了陶瓷和金属的诸多优点，具有低密度、高模量、高强度、高的电导率和热导率以及易加工等特点，因而Ti₃SiC₂陶瓷是很有希望应用在航空、航天、核工业和电子信息等高技术领域的一种新型结构/功能一体化材料，尤其适合作为高温结构材料。当前，对Ti₃SiC₂陶瓷的合成方法、材料性能进行广泛深入地研究，但是由于不能合成大尺寸或形状复杂的块体材料或构件，使其在实际应用受到限制。陶瓷连接的重要作用之一是提供一种低成本制造形状复杂的部件方法，同时可以提高陶瓷结构的可靠性，并可用于破损陶瓷件的修复。因而，研究Ti₃SiC₂陶瓷的连接不仅具有重要的理论意义，而且具有很高的实用价值。目前为止，有关连接Ti₃SiC₂陶瓷的研究很少，主要集中在陶瓷表面和界面结构研究方面。在材料研究学报(Journal of MaterialsResearch 17,52(2002))中研究了Ti₃SiC₂陶瓷与Ti6Al4V的扩散连接。他们连接得到的接头弯曲强度为100MPa，是Ti₃SiC₂陶瓷弯曲强度的四分之一。

发明内容：

本发明目的在于提供一种三元层状陶瓷钛硅化碳与金属铬的扩散连接方法，该方法能够获得性能优异的连接接头。

本发明所提供的一种三元层状陶瓷钛硅化碳与金属铬的扩散连接方法，该扩散连接方法的具体步骤如下：

(1)将三元层状陶瓷Ti₃SiC₂与金属铬进行表面处理，然后将所述三元层状陶瓷Ti₃SiC₂与所述金属铬进行研磨、抛光及超声清洗；然后将处理好的所述三元层状陶瓷Ti₃SiC₂与所述金属铬安装在热压炉中，并将所述热压炉抽真空。

(2)当所述热压炉中的真空度达到5×10^-2Pa时开始加热，在温度为1000～1200℃、压力为20～30MPa下恒压保温30～90min，使所述三元层状陶瓷Ti₃SiC₂与所述金属铬进行扩散连接。

(3)所述扩散连接完成后，在原真空条件下使所述热压炉降温至200℃，然后撤压。

所述步骤(2)中，以2～5MPa/min的加载速率加压至20～30MPa。

所述步骤(3)中，以5℃/min的降温速率缓慢降温至400℃，然后随炉冷却至200℃。