一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料及其制备方法技术

技术编号:7829725 阅读:223 留言:0更新日期:2012-10-11 04:38
一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料及其制备方法,它涉及一种中温钎料及其制备方法。本发明专利技术要解决现有石墨基复合材料中低温钎焊效果不理想的问题。本发明专利技术按重量份数是由48~53份的Ag、19~32份的Cu、10~28份的Sn和0.1~7份的Ti组成。方法为:一、称取各组分按球料质量比为12~16:1的比例放入石墨坩埚中,在氩气保护,转速为280~320r/min的条件下,室温下球磨2~6h,得混合粉末;二、将混合粉末加压6~10t,得到箔片,超声清洗室温干燥,即得。本发明专利技术所获得的Gr/2024Al复合材料与金属钎焊接头的室温抗剪强度达到20MPa。本发明专利技术应用于航空航天领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中温钎料及其制备方法。
技术介绍
石墨及石墨基复合材料具有耐高温、耐烧蚀、抗冲刷、抗热震的特性,在航空航天、武器装备领域具有广泛的应用前景,由于该类材料制备和成形方法的限制,因此实现它自身或与其它材料的连接是保证石墨基复合材料在上述领域得到广泛应用的关键。 目前报道的关于复合材料的连接方法有机械连接、扩散焊和钎焊等。但机械连接存在消极质量过大,气密性无法保证等问题;而扩散焊由于需要施加较大的压力,其可焊接的结构形式非常有限;相对于前两种方法,钎焊具有更大的优势如接头不存在较重消极质量、气密性良好、焊接中不需施加较大压力,接头形式不受限制等。传统的钎焊石墨的钎料均要求钎焊温度在850°C以上,在此温度下,一些特殊条件下使用石墨基复合材料会丧失使用功能,经过特殊热处理金属母材的组织和机械性能也会受到影响。如Gr/2024A1复合材料在850°C钎焊温度下会丧失力学性能及发汗功能;石墨与铜在850°C钎焊时,铜的晶粒会急剧长大从而影响接头的使用性能。此外,高的钎焊温度会增加由于接头内部因两种母材热机械性能不匹配导致的残余热应力,极易导致接头失效。因此,设计一种可以对石墨基复合材料进行中低温钎焊,不影响焊接接头性能的钎料成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的是为了解决现有石墨基复合材料中低温钎焊效果不理想的问题,而提供了。本专利技术的一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料,按重量份数是由48 53份的Ag、19 32份的Cu、10 28份的Sn和O. I 7份的Ti组成。本专利技术的一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料的制备方法是按照以下步骤进行的一、按重量份数称取48飞3份的Ag粉、19 32份的Cu粉、10 28份的Sn粉和O. 1 7份的Ti粉;二、将步骤一称取的各组分,按球料质量比为12 16 1的比例放入石墨坩埚中,在氩气保护,转速为28(T320r/min的条件下,室温下球磨2飞h,即得混合粉末;三、将步骤二得到的混合粉末采用压片机加压6X108N/m2,得到箔片,将箔片在丙酮中超声清洗lOmin,室温干燥f 2h,即得中温钎料。本专利技术钎料也可以采用纯度满足上述要求的金属箔片按照所需配比直接复合使用。本专利技术的优点在于实现石墨基复合材料自身及与金属的中低温直接钎焊,焊前不需要对复合材料表面进行任何改性处理,钎料中活性元素Ti能够实现对C的润湿从而实现钎料与石墨基复合材料的冶金结合。焊后母材性能几乎不受焊接热循环的影响。本专利技术所获得的Gr/2024A1复合材料与金属钎焊接头的室温抗剪强度达到20MPa。本专利技术所获得的石墨与金属钎焊接头的室温抗剪强度为lf24MPa。本专利技术所获得的C/C复合材料与金属的钎焊接头室温抗剪强度达到13 21MPa。本专利技术的钎料可用来钎焊Gr/2024A1复合材料自身及其与钛合金,也可以钎焊石墨、C/C复合材料等。用此钎料钎焊后的石墨基复合材料接头具有较高的强度并能极大程度的保持接头各部分母材的性能。附图说明图I为试验I得到的Gr/2024A1与TC4的钎焊接头电镜图片。具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式,还包括各具体实施方式间的任意组合。 具体实施方式一本实施方式的一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料,按重量份数是由48 53份的Ag、19 32份的Cu、10 28份的Sn和O. I 7份的Ti组成。本实施方式的优点在于实现石墨基复合材料自身及与金属的中低温直接钎焊,焊前不需要对复合材料表面进行任何改性处理,钎料中活性元素Ti能够实现对C的润湿从而实现钎料与石墨基复合材料的冶金结合。焊后母材性能几乎不受焊接热循环的影响。本实施方式所获得的Gr/2024A1复合材料与金属钎焊接头的室温抗剪强度达到20MPa。本实施方式所获得的石墨与金属钎焊接头的室温抗剪强度为lf24MPa。本实施方式所获得的C/C复合材料与金属的钎焊接头室温抗剪强度达到13 21MPa。本实施方式的钎料可用来钎焊Gr/2024A1复合材料自身及其与钛合金,也可以钎焊石墨、C/C复合材料等。用此钎料钎焊后的石墨基复合材料接头具有较高的强度并能极大程度的保持接头各部分母材的性能。具体实施方式二 本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的中温钎料按质量百分比是由50份的Ag、20份的Cu、27份的Sn和3份的Ti组成。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一至二不同的是所述的Ag的纯度为99. 0% 99. 9%、Cu的纯度为99. 0% 99. 9%、Sn的纯度为99. 0% 99. 9%和Ti的纯度为99. 09Γ99. 9%。其它与具体实施方式一至二相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是所述的Ag、Cu、Sn和Ti均为300目的粉末。其它与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五本实施方式的一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料的制备方法是按照以下步骤进行的一、按重量份数称取48飞3份的Ag粉、19 32份的Cu粉、1(Γ28份的Sn粉和O. Γ7份的Ti粉;二、将步骤一称取的各组分,按球料质量比为12 16 1的比例放入石墨坩埚中,在氩气保护,转速为28(T320r/min的条件下,室温下球磨2飞h,即得混合粉末;三、将步骤二得到的混合粉末采用压片机加压6X108N/m2,得到箔片,将箔片在丙酮中超声清洗lOmin,室温干燥f 2h,即得中温钎料。本实施方式的优点在于实现石墨基复合材料自身及与金属的中低温直接钎焊,焊前不需要对复合材料表面进行任何改性处理,钎料中活性元素Ti能够实现对C的润湿从而实现钎料与石墨基复合材料的冶金结合。焊后母材性能几乎不受焊接热循环的影响。本实施方式所获得的Gr/2024A1复合材料与金属钎焊接头的室温抗剪强度达到20MPa。本实施方式所获得的石墨与金属钎焊接头的室温抗剪强度为lf24MPa。本实施方式所获得的C/C复合材料与金属的钎焊接头室温抗剪强度达到13 21MPa。本实施方式的钎料可用来钎焊Gr/2024A1复合材料自身及其与钛合金,也可以钎焊石墨、C/C复合材料等。用此钎料钎焊后的石墨基复合材料接头具有较高的强度并能极大程度的保持接头各部分母材的性能。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式五不同的是步骤三所述的箔片厚度为O. 01 2mm。其它与具体实施方式五相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式五至六不同的是步骤三中所述的 超声频率为20KHz。其它与具体实施方式五至六相同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式五至七之一不同的是步骤一中所述的按重量份数称取50份的Ag粉、20份的Cu粉、27份的Sn粉和3份的Ti粉。其它与具体实施方式五至七之一相同。具体实施方式九本实施方式与具体实施方式五至八之一不同的是步骤一中所述的Ag的纯度为99. 0% 99. 9%、Cu的纯度为99. 0% 99. 9%、Sn的纯度为99. 0% 99. 9%和Ti的纯度为99. 09Γ99. 9%。其它与具体实施方式五至八之一相同。通过以下试验验证本专利技术的效果试验I本试验的一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料的制备方法是按照以下步骤进行的一、称取4. 9g的Ag粉、2. Ig的Cu粉、2.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料,其特征在于用于石墨基复合材料连接的中温钎料按重量份数是由48 53份的Ag、19 32份的Cu、10^28份的Sn和O. Γ7份的Ti组成。2.根据权利要求I所述的一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料,其特征在于所述的中温钎料按质量百分比是由50份的Ag、20份的Cu、27份的Sn和3份的Ti组成。3.根据权利要求I所述的一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料,其特征在于所述的Ag的纯度为99. 0% 99. 9%,Cu的纯度为99. 0% 99. 9%,Sn的纯度为99. 0% 99. 9%和Ti的纯度为99. 0% 99. 9%04.根据权利要求I所述的一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料,其特征在于所述的Ag、Cu、Sn和Ti均为300目的粉末。5.如权利要求I所述的一种用于石墨基复合材料连接的中温钎料的制备方法,其特征在于用于石墨基复合材料连接的中温钎料的制备方法是按照以下步骤进行的一、按重量份数称取48 53份的Ag粉、19 32份的Cu粉、10^28份的Sn粉和O. Γ7份的Ti粉;二、将步骤一称...

【专利技术属性】
技术研发人员:张丽霞石俊秒李宏伟田晓羽曹健冯吉才
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学
类型:发明
国别省市:

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