高体积分数SiCp/Al复合材料连接方法技术

本发明专利技术涉及材料制备技术领域，具体公开一种高体积分数SiCp/Al复合材料连接方法。本发明专利技术连接方法包括步骤：S1、对第一碳化硅预制体的待连接表面进行预处理；S2、配置连接浆料；S3、涂覆连接浆料，迅速将第二碳化硅预制体压紧涂覆连接浆料的第一碳化硅预制体的待连接表面，压力条件下固化；S4、将固化后的预制体进行氧化、加工处理；S5、利用液相法制备高体积分数SiCp/Al复合材料，实现高体积分数SiCp/Al复合材料的连接。本发明专利技术通过将复合材料的制备与复合材料的连接相结合，采用与复合材料中增强体成分相同或相近的材料作为连接料，消除现有技术中连接料与待连接母材成分差异较大所产生的热失配及变形的情况。

High volume fraction SiCp/Al composite connection method

The invention relates to the field of material preparation technology, and specifically discloses a connection method of high volume fraction SiCp/Al composite material. The connecting method of the invention comprises the steps: S1, preprocessing the joint surface of the first silicon carbide preform; S2, configuring connection slurry; S3, coating connecting paste, rapidly pressing the second silicon carbide preform to the surface of the first silicon carbide preform to connect the slurry, solidified under pressure condition; S4, will be cured. After the preform was oxidized and processed, S5, high volume fraction SiCp/Al composite was prepared by liquid phase method, and the connection of high volume fraction SiCp/Al composite was realized. By combining the preparation of the composite material with the connection of the composite material, the material which is the same or similar as the reinforced body in the composite material is used as the connecting material to eliminate the heat mismatch and deformation of the existing technology.

【技术实现步骤摘要】
高体积分数SiCp/Al复合材料连接方法
本专利技术涉及材料制备
，特别涉及一种高体积分数SiCp/Al复合材料连接方法。
技术介绍
高体积分数一种高体积分数SiCp/Al复合材料具有密度低、比刚度高、线膨胀系数低、导热率高等特点广泛应用于航空航天、精密仪器、电子封装等领域。高体积分数SiCp/Al复合材料由于其碳化硅体积分数较高(50-75％)且碳化硅颗粒与铝基铝合金硬度差异较大，加工难度较大、加工周期较长。对于由于一些特殊结构或受到复合材料制备工艺的限制的高体积分数SiCp/Al复合材料构件无法直接机械加工或者在碳化硅预制体制备阶段成型，因此需要采用连接的方式。目前常用的高体积分数SiCp/Al复合材料连接常采用焊接的方式，但是由于连接材料与母材存在差异，因此它们制件匹配性较差容易导致接头部位热应力大，容易发生变形，同时在焊接过程中母材会处于较高温度会对母材内部微观组织产生负面影响，影响复合材料性能。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺陷，解决现有技术中高体积分数SiCp/Al复合材料连接方法无法降低母材与连接材料之间的热失配产生连接部为热应力大变形，以及高体积分数SiCp/Al复合材料在连接过程需要处于高温环境下会对母材内部微观组织结构产生负面影响等技术问题，提供一种新型高体积分数SiCp/Al复合材料连接方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种高体积分数SiCp/Al复合材料连接方法，所述连接方法包括步骤：S1、对第一碳化硅预制体的待连接表面进行预处理；S2、配置连接浆料，所述连接浆料的组分包括碳化硅骨料、消泡剂、无机粘结剂和有机粘结剂；S3、将所述连接浆料均匀涂覆在所述第一碳化硅预制体的待连接表面，迅速将第二碳化硅预制体压紧涂覆连接浆料的第一碳化硅预制体的待连接表面，压力条件下固化；S4、将固化后的第一碳化硅预制体和第二碳化硅预制体进行氧化、加工处理；S5、在氧化、加工处理后的第一碳化硅预制体和第二碳化硅预制体基础上，利用液相法制备高体积分数SiCp/Al复合材料，实现高体积分数SiCp/Al复合材料的连接。优选的，所述第一碳化硅预制体和所述第二碳化硅预制体的粒径范围均为0.3～60um；所述第一碳化硅预制体和所述第二碳化硅预制体中碳化硅的体积分数均为50％～75％。优选的，所述碳化硅骨料的粒径范围为0.3um～60um，所述碳化硅骨料的级配与所述第一碳化硅预制体和所述第二碳化硅预制体相同。优选的，所述连接浆料中，所述碳化硅骨料与所述无机粘结剂的重量比在(1:1)～(4:1)范围内；所述有机粘结剂的质量为所述无机粘结剂质量分数的0.5％～1.5％；所述无机粘结剂与所述消泡剂的加入量之比为400g/ml～800g/ml。优选的，所述消泡剂为水溶性消泡剂；所述无机粘结剂选自硅溶胶或水玻璃中的至少一种；所述有机粘结剂为水溶性高分子化合物粘结剂。优选的，所述第一碳化硅预制体和所述第二碳化硅预制体的制备方法选自模压法、凝胶注成型、注浆成型或注射成型中的至少一种。优选的，所述步骤S3中压力条件的压力范围为0.01Mpa～0.5Mpa；固化的温度范围为20℃～100℃，固化的时间范围为1～24h。优选的，所述步骤S1中，预处理包括对所述第一碳化硅预制体的待连接表面进行对研加工，使其相对平整，清除杂质，清洗，晾干；所述步骤S4中，在将固化后的第一碳化硅预制体和第二碳化硅预制体进行氧化、加工处理之前，先去除固化后第一碳化硅预制体和第二碳化硅预制体周边多余的连接浆料。优选的，将固化后的第一碳化硅预制体和第二碳化硅预制体进行氧化的温度范围为650～1100℃。优选的，所述液相法制备高体积分数SiCp/Al复合材料包括无压浸渗工艺法或压力浸渗工艺法。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的高体积分数SiCp/Al复合材料连接方法，通过将高体积分数SiCp/Al复合材料的制备与复合材料的连接相结合，具体采用与高体积分数SiCp/Al复合材料中增强体成分相同或相近的材料作为连接料，在预制体阶段进行连接，消除现有技术中，连接料与待连接母材成分差异较大所产生的热失配及变形的情况，内部应力较小，且制备得到的复合材料无需经受额外高温处理，保持复合材料内部微观组织状态，避免由于复合材料连接过程所产生的变形及微观组织发生变化，且具有较高的结合强度，能够保证后续机械加工及使用需求，在高体积分数SiCp/Al复合材料连接领域具有广泛的应用前景。附图说明图1为本专利技术具体实施方式的高体积分数SiCp/Al复合材料连接示意图。图2为本专利技术具体实施方式中通过液相法浸渗得到的连接后的高体积分数SiCp/Al复合材料示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。本专利技术具体实施方式中提供一种高体积分数SiCp/Al复合材料连接方法，如图1和图2所示，具体包括以下步骤：S1、对第一碳化硅预制体11的待连接表面进行预处理；第一碳化硅预制体11中碳化硅的体积分数为50％～75％，将第一碳化硅预制体11的待连接表面进行对研加工，保证待连接表面相互平整，对研加工后清除待连接表面的杂质，涂刷一层无水乙醇，并晾干；同时将碳化硅预制体带有特殊结构的非连接面用锡箔纸覆盖好防止连接过程中连接浆料流入其中不易清理；S2、根据第一碳化硅预制体11的固含量配置固含量接近的连接浆料2，连接浆料2的组分包括与碳化硅预制体粒径、级配相同的碳化硅骨料，消泡剂，无机粘结剂，有机粘结剂等；连接浆料中，碳化硅骨料与无机粘结剂重量比在(1:1)～(4:1)范围内，有机粘结剂加入量为无机粘结剂质量分数的0.5％～1.5％，无机粘结剂与消泡剂加入量之比为400g/ml～800g/ml；具体的，消泡剂为水溶性消泡剂，选自正丁醇、戊醇等中的至少一种；无机粘结剂选自硅溶胶或水玻璃中的至少一种；有机粘结剂为水溶性高分子化合物粘结剂，选自聚乙烯醇等；将这些组分混合均匀，配置成粘度小于3Pa·s的浆料，抽真空除泡；S3、将配置好的连接浆料2均匀涂覆在一块碳化硅预制体(如第一碳化硅预制体11的待连接表面)上，迅速将另一块碳化硅预制体(如第二碳化硅预制体12)连接面压紧连接浆料2，并施加0.01Mpa～0.5Mpa的压力，具体施加压力的方向如图1中方向a所示，在温度为20℃～100℃的条件下固化1h～24h；S4、去除将固化后的预制体表面多余的连接浆料及锡箔纸保护层，将相互连接的第一碳化硅预制体11和第二碳化硅预制体12放入马弗炉内，在650℃～1100℃温度条件下进行氧化；将氧化后的预制体加工为所需要的最终形状及尺寸；S5、在氧化、加工处理后的第一碳化硅预制体11和第二碳化硅预制体12基础上，利用液相法制备高体积分数SiCp/Al复合材料，实现高体积分数SiCp/Al复合材料的连接利用液相法浸渗连接后的碳化硅预制体；具体将氧化、加工处理后的预制体在650℃～1100℃下保温5min～900min，从而制备得到带有连接区13的高体积分数SiCp/Al复合材料14，同时实现高体积分数SiCp/Al复合材料14之间的连接。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高体积分数SiCp/Al复合材料连接方法，其特征在于，所述连接方法包括步骤：S1、对第一碳化硅预制体的待连接表面进行预处理；S2、配置连接浆料，所述连接浆料的组分包括碳化硅骨料、消泡剂、无机粘结剂和有机粘结剂；S3、将所述连接浆料均匀涂覆在所述第一碳化硅预制体的待连接表面，迅速将第二碳化硅预制体压紧涂覆连接浆料的第一碳化硅预制体的待连接表面，压力条件下固化；S4、将固化后的第一碳化硅预制体和第二碳化硅预制体进行氧化、加工处理；S5、在氧化、加工处理后的第一碳化硅预制体和第二碳化硅预制体基础上，利用液相法制备高体积分数SiCp/Al复合材料，实现高体积分数SiCp/Al复合材料的连接。

【技术特征摘要】
1.一种高体积分数SiCp/Al复合材料连接方法，其特征在于，所述连接方法包括步骤：S1、对第一碳化硅预制体的待连接表面进行预处理；S2、配置连接浆料，所述连接浆料的组分包括碳化硅骨料、消泡剂、无机粘结剂和有机粘结剂；S3、将所述连接浆料均匀涂覆在所述第一碳化硅预制体的待连接表面，迅速将第二碳化硅预制体压紧涂覆连接浆料的第一碳化硅预制体的待连接表面，压力条件下固化；S4、将固化后的第一碳化硅预制体和第二碳化硅预制体进行氧化、加工处理；S5、在氧化、加工处理后的第一碳化硅预制体和第二碳化硅预制体基础上，利用液相法制备高体积分数SiCp/Al复合材料，实现高体积分数SiCp/Al复合材料的连接。2.如权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述第一碳化硅预制体和所述第二碳化硅预制体的粒径范围均为0.3um～60um；所述第一碳化硅预制体和所述第二碳化硅预制体中碳化硅的体积分数均为50％～75％。3.如权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述连接浆料中，所述碳化硅骨料与所述无机粘结剂的重量比在(1:1)～(4:1)范围内；所述有机粘结剂的质量为所述无机粘结剂质量分数的0.5％～1.5％；所述无机粘结剂与所述消泡剂的加入量之比为400g/ml～800g/ml。4.如权利要求1所述的连接方法，其特征在于，所述消泡剂为水溶性消泡剂；...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹琪，包建勋，张舸，崔聪聪，董斌超，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22