[发明专利]一种利用三维网络增强相提高AgCu合金高温抗氧化性的方法

说明书

一种利用三维网络增强相提高AgCu合金高温抗氧化性的方法，涉及一种提高AgCu合金高温抗氧化性的方法。目的是解决现有的银铜基钎料高温抗氧化性能较差的问题。方法：制备石墨烯海绵，AgCuTi焊膏的制备与成型得到片状的固态AgCuTi焊膏，将石墨烯海绵置于两片固态AgCuTi焊膏之间得到待熔渗试件，在真空条件下进行熔渗得到三维网络TiC增强的AgCu合金，最后打磨去除Cu₂Ti化合物聚集层。本发明制备的三维网络TiC纳米片增强相在AgCu合金可以对氧的内扩散形成有效的连续的多重阻隔，解决了在制备抗氧化性涂层的常规方法中因表面涂层的磨损破坏而导致抗氧化功能失效的问题。本发明适用于制备AgCu合金。

技术领域

本发明涉及一种提高AgCu合金高温抗氧化性的方法。

背景技术

现代工业技术的发展不断对异种材料的高质量钎焊提出更高的需求，尤其在航空、航天、能源等领域，钎焊接头不断面临高温域服役问题的挑战。例如：在航空航天领域中，高温段高压压气机轮盘、叶片、叶盘等发动机部件的服役温度可达600℃；超声速飞行器飞行速度的提高同样要求其蒙皮、骨架等构件服役温度进一步提高，马赫数为6的飞行器表面温度可达650℃以上；中温域热电材料方钴矿与电极接头在高温端使用温度可达500℃～600℃，等等。为了满足这类构件的高温使用需求，在保障构件材料本身高温可靠性的同时，也要保障连接材料的高温稳定性。

银铜基钎料因其良好的塑性、流动性、润湿性、导电导热性等优势而被广泛应用于硬钎焊中。尤其在异种材料连接中，相比于其他金属基钎料，银铜基钎料可以通过良好的塑性变形，缓解因异种母材物性不匹配而产生的残余热应力，从而获得力学性能可靠的钎焊接头。然而银铜合金的高温抗氧化性能较差，在高温下银铜二元合金中的铜元素容易发生剧烈的选择性内氧化现象，从而在长期高温时效中形成氧化破坏。因此，高温抗氧化性能上的局限性严重限制了银铜基钎料在500℃以上的可靠使用，从而限制了银铜基钎料在接头力学性能上的优越性在高温域服役背景下的开发应用。因此，提高银铜合金的高温抗氧化性，对于拓宽银铜基钎料的使用范围、实现高质量高温域钎焊接头制备具有重要意义。

目前针对银铜合金高温抗氧化性提高的方法鲜有报道，而提高其他合金的高温抗氧化性的方法主要包含两类思路。第一类思路为在合金中添加抗氧化性合金元素，然而此类方法仍存在弊端，因为添加的合金元素在熔融钎料中可以自由运动，可能发生合金元素向被焊母材内部的扩散，或合金元素与被焊母材发生界面化学反应，从而导致合金元素被消耗而丧失抗氧化作用；第二类思路为在合金表面制备高温抗氧化涂层，而制备的表面高温抗氧化涂层服役时会面临表面涂层被破坏的严峻问题。

发明内容

本发明为了解决现有的银铜基钎料高温抗氧化性能较差的问题，提出一种利用三维网络增强相提高AgCu合金高温抗氧化性的方法。

本发明利用三维网络增强相提高AgCu合金高温抗氧化性的方法按照以下步骤进行：

一、采用冰模板法制备密度为7～15mg/cm³的石墨烯海绵；

二、AgCuTi焊膏的制备与成型：将AgCuTi粉末与粘结剂混合均匀得到AgCuTi焊膏，将AgCuTi焊膏经模具成型，得到片状的固态AgCuTi焊膏；

三、待熔渗试件的装配：将石墨烯海绵置于两片固态AgCuTi焊膏之间，得到待熔渗试件，固态AgCuTi焊膏中的石墨纸位于待熔渗试件的上表面和下表面；每个固态AgCuTi焊膏与石墨烯海绵的表面尺寸相同；所述两片固态AgCuTi焊膏中的Ti与石墨烯海绵中的C的摩尔比为(6～6.1)：1；在这个比例下能够保证渗入充分并使石墨烯全部参与反应；

四、将待熔渗试件置于模具内，在真空条件下进行熔渗，随炉冷却至室温后出炉，得到三维网络TiC增强的AgCu合金；