[发明专利]一种用于连接碳化硅材料的连接材料及其应用

说明书

本发明公开了一种用于连接碳化硅材料的连接材料及其应用。所述连接材料包括稀土碳硅化物，所述稀土碳硅化物的化学式为Re₃Si₂C₂，Re为稀土元素。本发明还公开了稀土碳硅化物于连接碳化硅材料中的用途以及碳化硅材料的连接方法，其包括：在待连接的碳化硅材料的连接界面处设置稀土碳硅化物，并加热至1000～1800℃，使待连接的碳化硅材料结合成一体。本发明利用稀土碳硅化物高温与碳化硅通过共晶反应转变为液相的特性，可有效的降低碳化硅无缝连接温度，且液相的生成有利于连接界面碳化硅的致密化烧结，在压力的作用下，部分液相稀土会被挤出挥发，另一部分会沿着晶界向碳化硅基体扩散，从而实现碳化硅的无缝连接。

技术领域

本发明涉及碳化硅陶瓷及其复合材料的连接技术领域，具体涉及一种利用稀土碳硅化物 (Re₃Si₂C₂)来连接碳化硅材料的连接材料，及其在碳化硅及其复合材料连接层的应用，可用于碳化硅及其复合材料连接技术领域。

背景技术

碳化硅(Silicon carbide，SiC)作为现代工程陶瓷之一，其硬度仅次于金刚石，具有热膨胀系数小、热导率高、化学稳定性好、耐摩擦性能高、在高温下仍具有良好力学性能和抗氧化性能等突出的物理化学性质，成为最具发展前景的结构陶瓷。同时，碳化硅还具有低的中子活性、良好的耐辐照损伤能力，感生放射性能低，成为新一代事故容错型核燃料包壳材料的候选之一。但是，由于碳化硅及其复合材料的本征脆性和不可变形性，导致其可加工性极差，对于形状复杂、大尺寸的结构件需要通过连接技术实现。

碳化硅最理想的连接效果就是实现碳化硅无缝连接，使连接接头在微观组织结构和宏观性能上与碳化硅基体保持一致。核用恶劣的使用环境(中子辐照，高温高压水蒸气、铅铋、氟盐腐蚀等)对碳化硅连接接头的性能提出了更高的要求。目前，碳化硅连接技术有活性金属钎焊、扩散连接、瞬间共晶相连接、玻璃陶瓷连接、反应连接、预陶瓷先驱体连接、电场辅助连接等。由于Si-C之间强共价键很难打破，不添加过渡层直接连接难以实现，比较普遍的连接方法是在碳化硅连接基体间加入过渡层来实现连接，而中间层的引入就必定导致连接接头与碳化硅基体间存在热、力学性能差异。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于连接碳化硅材料的连接材料，以克服现有技术的不足。

本发明的又一目的在于提供所述连接材料于连接碳化硅材料中的用途。

本发明还有一目的在于提供一种碳化硅材料的连接方法。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种用于连接碳化硅材料的连接材料，所述连接材料包括稀土碳硅化物，所述稀土碳硅化物的化学式为Re₃Si₂C₂，其中，Re为稀土元素。

进一步地，所述Re包括La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm等中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

本发明实施例还提供了稀土碳硅化物于连接碳化硅材料中的用途，所述稀土碳硅化物的化学式为Re₃Si₂C₂，其中，Re为稀土元素。

进一步地，所述用途包括：在待连接的碳化硅材料的连接界面处设置稀土碳硅化物，并加热至1000～1800℃，使所述待连接的碳化硅材料结合成一体。

本发明实施例还提供了一种碳化硅材料的连接方法，其包括：在待连接的碳化硅材料的连接界面处设置稀土碳硅化物，并加热至1000～1800℃，使所述待连接的碳化硅材料结合成一体；所述稀土碳硅化物的化学式为Re₃Si₂C₂，其中，Re为稀土元素。