[发明专利]用于连接不锈钢和碳/碳复合材料的合金钎料及制备和使用方法

说明书

本发明涉及一种用于连接不锈钢和碳/碳复合材料的合金钎料及制备和使用方法，以Ti为活性元素与碳/碳复合材料反应生成TiC反应层，有效地提高了合金钎料对碳/碳复合材料的润湿性；Ag元素和Cu元素的流动性较好，避免了连接接头中气孔和微裂纹的产生；W元素作为增强相，其膨胀系数介于两种母材之间，有效地缓解和降低了焊接构件的残余应力，从而实现不锈钢和碳/碳复合材料的有效连接，并且连接接头焊区钎料分布均匀，无气孔和裂缝。该合金钎料制备工艺简单，制备周期短，可以制成箔片和膏状，方便应用于不同焊接环境，适用于各种大尺寸复杂构件的连接。

技术领域

本发明属于合金钎料的制备和使用方法，涉及一种用于连接不锈钢和碳/碳复合材料的合金钎料及制备和使用方法。

背景技术

不锈钢作为一种广泛应用的金属材料，在航空航天领域发挥着重要作用。316不锈钢因具有良好的耐腐性、抗氧化性、焊接性和易加工性，可在苛刻条件下使用。碳/碳复合材料具有导热系数高、耐烧蚀、密度低、高温力学性能好等优点，在航空航天、汽车、电子等领域显示出了巨大的优势。在实际工程应用中，通常需要将碳/碳复合材料与不锈钢结合形成复杂的构件，以进一步扩展其应用领域。真空钎焊因具有温度低、节省时间、对母材损伤小等优点，可应用于不锈钢和碳/碳复合材料的连接。然而，不锈钢和碳/碳复合材料的连接存在两个问题：一个是碳/碳复合材料是非金属材料，其表面润湿性差；另一个是不锈钢热膨胀系数(16-17×10^-6K^-1)和碳/碳复合材料的热膨胀系数(0-2×10^-6K^-1)差异较大，易导致连接接头失效。针对这两个问题，选取合适的金属做钎料显得尤为重要。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于连接不锈钢和碳/碳复合材料的合金钎料及制备和使用方法。

技术方案

一种用于连接不锈钢和碳/碳复合材料的合金钎料，其特征在于组份的重量百分比为：50～55％的Ag、20～25％的W、18～23％的Cu和3～5％的Ti。

所述Ag、Cu和Ti粉末颗粒尺寸为50～60μm，W粉末颗粒尺寸为150μm。

所述四种金属粉末纯度均大于99.99％。

一种制备所述用于连接不锈钢和碳/碳复合材料的合金钎料的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将重量百分比为：50～55％的Ag、20～25％的W、18～23％的Cu和3～5％的Ti的金属粉末混合，加入无水乙醇，在30～40℃的恒温磁力搅拌器上搅拌至无水乙醇完全挥发；

步骤2：将搅拌后的混合粉末倒入行星式球磨罐中，球料比为2:1，球磨达到合金化的效果；

步骤3：按照质量比10:1，将球磨后的金属粉末与油性有机粘结剂混合均匀制成膏状钎料；

或将合金化后的合金钎料使用高真空单辊甩带机制作成非晶态箔片状合金钎料。

所述步骤1磁力搅拌器的转速为200r/min。

所述球磨转速为400r/min。

所述球磨时间为10～12h。

一种所制备的合金膏状钎料的使用方法，其特征在于：将膏状合金钎料均匀涂抹在不锈钢和碳/碳复合材料的连接面，并使用夹具固定；将装配的构件放入真空热压炉中，在810～900℃温度下，保温10～30min进行钎焊，不锈钢和碳/碳复合材料实现有效连接。