一种ZrC-SiC复合陶瓷和奥氏体不锈钢的连接方法技术

一种ZrC‑SiC复合陶瓷和奥氏体不锈钢的连接方法，本发明专利技术涉及陶瓷和金属的连接领域，旨在解决金属/陶瓷接头残余热应力高、接头强度低、韧性差等问题。本发明专利技术方法：本发明专利技术采用商用泡沫Ni压缩制备高密度多孔中间层，利用Ti‑Ni接触反应形成的瞬时液相连接陶瓷和多孔中间层，与此同时，利用元素的高温互扩散，实现不锈钢和多孔中间层的固相冶金连接。采用本方法制备的接头抗剪强度比使用相同厚度的镍箔中间层提高了21％‑55％，接头断裂能提高了82％～121％，且接头的断裂模式由脆性断裂向韧性断裂转变。

A connection method of ZrC SiC composite ceramics and austenitic stainless steel

The invention relates to a connection method of ZrC \u2011 SiC composite ceramics and austenitic stainless steel, which relates to the connection field of ceramics and metals, and aims to solve the problems of high residual thermal stress, low joint strength, poor toughness, etc. of metal / ceramic joints. The method of the invention comprises the following steps: the commercial foam Ni is used to compress and prepare the high-density porous intermediate layer, and the instantaneous liquid phase formed by the contact reaction of Ti and Ni is used to connect the ceramic and the porous middle layer. At the same time, the solid phase metallurgical connection between the stainless steel and the porous middle layer is realized by interdiffusion of the elements at high temperature. The shear strength of the joint prepared by this method is 21% - 55% higher than that of the same thickness of nickel foil interlayer, the fracture energy of the joint is 82% - 121%, and the fracture mode of the joint changes from brittle fracture to ductile fracture.

【技术实现步骤摘要】
一种ZrC-SiC复合陶瓷和奥氏体不锈钢的连接方法
本专利技术属于陶瓷和金属的连接领域，特别涉及一种奥氏体不锈钢和ZrC-SiC复合陶瓷的连接方法。
技术介绍
ZrC-SiC复合陶瓷具有高熔点、高硬度、高电导率/热导率和良好的化学稳定性，在超高温陶瓷领域备受关注，有望应用于极端化学和热环境，如航天航空、核能、电子工业等领域。但是，受陶瓷本征脆性和烧结工艺的限制，制备大尺寸、复杂结构的陶瓷组件价格高昂且工艺复杂。因此，工业中常需要将陶瓷与金属进行连接，制备具有特定性能的复合构件。奥氏体不锈钢具有高强度、高延展率和良好的抗腐蚀能力，是工业中应用最为广泛的结构材料之一。积极开发ZrC-SiC复合陶瓷与奥氏体不锈钢的连接技术对于推动其在工程领域的应用具有重要意义。然而，奥氏体不锈钢的热膨胀系数约为ZrC-SiC陶瓷的3倍，焊接过程产生的较大残余应力会导致接头强度低、可靠性差。为缓解接头应力，通常采用软性中间层协调变形，调节应力分布。与传统金属箔片相比，泡沫金属具有更优异的塑性变形能力和更低的流变应力，可以更好的通过变形缓解接头应力。但是由于普通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种ZrC-SiC复合陶瓷和奥氏体不锈钢的连接方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：/n一、使用厚度为3～7.5mm、孔隙率为98.5％、孔洞直径为100-500μm的开孔泡沫Ni作为原始材料；将原始泡沫Ni置入丙酮中超声清洗15min，在空气中烘干；将烘干后的原始材料压至孔隙率为35～70％的泡沫Ni中间层；/n二、使用含体积分数为10～30％SiC的ZS陶瓷作为陶瓷基体，使用400#、800#、1200#、2000#的金刚石磨盘逐级打磨待连接表面；使用奥氏体不锈钢作为金属基体，依次使用400#、800#、1200#、2000#、3000#的SiC砂纸逐级打磨待连接表面；使用厚度为10...

【技术特征摘要】
1.一种ZrC-SiC复合陶瓷和奥氏体不锈钢的连接方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、使用厚度为3～7.5mm、孔隙率为98.5％、孔洞直径为100-500μm的开孔泡沫Ni作为原始材料；将原始泡沫Ni置入丙酮中超声清洗15min，在空气中烘干；将烘干后的原始材料压至孔隙率为35～70％的泡沫Ni中间层；
二、使用含体积分数为10～30％SiC的ZS陶瓷作为陶瓷基体，使用400#、800#、1200#、2000#的金刚石磨盘逐级打磨待连接表面；使用奥氏体不锈钢作为金属基体，依次使用400#、800#、1200#、2000#、3000#的SiC砂纸逐级打磨待连接表面；使用厚度为10μm的Ti箔片作为中间层；将陶瓷基体、金属基体以及Ti箔片放入丙酮中超声清洗10min后，在空气中烘干备用；
三、将步骤一和二得到的基体和中间层材料按照奥氏体不锈钢/泡沫Ni中间层/Ti/ZS陶瓷的顺序组装待焊件，金属、陶瓷基体经打磨的表面分别与泡沫Ni中间层、Ti箔片相接触；将待焊件放入真空扩散焊炉中，施加压力0.5～1MPa；将炉内真空抽至5×10-4-1×10-3Pa后，以10℃/min的升温速率升至700℃，恒温5min，再以7℃/min升至连接温度960～...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫岐，邢丽丽，林金城，敖润，马显锋，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44