碳化硅包壳连接材料、碳化硅陶瓷连接件及其制作方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种碳化硅包壳连接材料、碳化硅陶瓷连接件及其制作方法和应用。所述碳化硅包壳连接材料的组成包括碳化钛、碳化锆、碳化铪、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钼和碳化钨中的至少五种。上述碳化硅包壳连接材料通过选择特定碳化物中的五种以上进行复配，能够用于碳化硅陶瓷材料之间的连接，且连接处的残余应力小，同时具有良好的抗高温和抗腐蚀性能，在室温和高温条件下均具有较高的剪切强度。度。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅包壳连接材料、碳化硅陶瓷连接件及其制作方法和应用


[0001]本专利技术涉及碳化硅陶瓷
，特别是涉及一种碳化硅包壳连接材料、碳化硅陶瓷连接件及其制作方法和应用。

技术介绍

[0002]碳化硅陶瓷(SiC)具有高熔点、优异的力学、热学和抗腐蚀性能，使其在车辆、海洋工程、核能、航空航天等领域具有非常广泛的应用，尤其在核用包壳具有非常独特的优势。然而，由于碳化硅陶瓷的高熔点以及低扩散系数等性能，造成碳化硅陶瓷之间连接困难。因此迫切需要开发合适的碳化硅陶瓷连接封装方法，促进碳化硅陶瓷在核用包壳领域的应用。
[0003]目前，对于碳化硅陶瓷连接可通过金属扩散和钎焊实现其连接封装，并且接头致密性和连接强度较佳，然而，金属作为连接材料造成接头抗高温、抗腐蚀等性能较差，并且接头处因为金属和碳化硅陶瓷之间热膨胀系数错配程度较大，在制备得到的碳化硅陶瓷接头容易产生较大的残余应力。另外，还有方法通过聚硅氧烷前驱体或玻璃粉与碳化物材料之间掺混作为连接材料，但是，前驱体连接过程中因为裂解产生大量气体，接头处容易产生较多气孔缺陷，从而降低接头连接性能；玻璃粉与碳化物掺杂作为连接材料时，玻璃粉的存在不仅降低接头高温性能，同时也会造成耐腐蚀性能较差。
[0004]为了解决以上问题，主要考虑采用抗腐蚀和抗高温性能较好的陶瓷材料作为连接层，比如MAX相的异种材料和碳化硅陶瓷同种材料。其中，采用MAX相的异种材料连接时，接头处的残余应力仍然得不到缓解。而采用碳化硅陶瓷作为连接材料时，需要引入液相烧结助剂，液相烧结助剂的存在必然降低接头高温性能和抗腐蚀性能。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术提供一种碳化硅包壳连接材料、碳化硅陶瓷连接件及其制作方法和应用。该碳化硅包壳连接材料能够使连接后的碳化硅陶瓷制件具有良好的抗高温和抗腐蚀等性能，并且连接处的残余应力小。
[0006]本专利技术的第一方面，提供一种碳化硅包壳连接材料，所述碳化硅包壳连接材料的组成包括碳化钛、碳化锆、碳化铪、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钼和碳化钨中的至少五种。
[0007]在其中一个实施例中，所述碳化硅包壳连接材料的组成包括碳化锆、碳化钛、碳化铌、碳化钽和碳化钼；
[0008]或包括碳化锆、碳化钛、碳化铪、碳化钽和碳化钨；
[0009]或包括碳化锆、碳化钛、碳化铪、碳化钽和碳化钒。
[0010]在其中一个实施例中，所述碳化硅包壳连接材料的组成包括摩尔比为(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5)的碳化锆、碳化钛、碳化铌、碳化钽
和碳化钼；
[0011]或包括摩尔比为(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5)的碳化锆、碳化钛、碳化铪、碳化钽和碳化钨；
[0012]或包括摩尔比为(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5)的碳化锆、碳化钛、碳化铪、碳化钽和碳化钒。
[0013]在其中一个实施例中，所述碳化硅包壳连接材料的组成包括摩尔比为(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2)的碳化锆、碳化钛、碳化铌、碳化钽和碳化钼；
[0014]或包括摩尔比为(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2)的碳化锆、碳化钛、碳化铪、碳化钽和碳化钨；
[0015]或包括摩尔比为(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2)的碳化锆、碳化钛、碳化铪、碳化钽和碳化钒。
[0016]在其中一个实施例中，所述碳化钛、碳化锆、碳化铪、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钼和碳化钨的粒径分别独立地为0.01μm～10μm。
[0017]本专利技术的第二方面，提供第一方面所述的碳化硅包壳连接材料的制备方法，包括如下步骤：
[0018]将各组成混合后进行球磨处理。
[0019]在其中一个实施例中，所述球磨处理的条件包括：球磨介质为氮化硅磨球，球磨液体为丙酮，球磨转数为300～500r/min，球磨时间为20h～30h。
[0020]本专利技术的第三方面，提供一种碳化硅陶瓷连接件的制作方法，采用第一方面所述的碳化硅包壳连接材料进行连接。
[0021]在其中一个实施例中，所述的碳化硅陶瓷连接件的制作方法包括如下步骤：
[0022]将所述碳化硅包壳连接材料置于待连接的碳化硅陶瓷之间，制备预制件；
[0023]对所述预制件进行热处理，制备所述碳化硅陶瓷连接件。
[0024]在其中一个实施例中，所述热处理的条件包括：温度为1800℃～2200℃，压力为20MPa～35MPa。
[0025]本专利技术的第四方面，提供第三方面所述的制作方法制作得到的碳化硅陶瓷连接件。
[0026]本专利技术的第五方面，提供第四方面所述的碳化硅陶瓷连接件在制作器件包壳中的应用。
[0027]上述碳化硅包壳连接材料通过选择特定碳化物中的五种以上进行复配，能够用于碳化硅陶瓷材料之间的连接，且连接处的残余应力小，同时具有良好的抗高温和抗腐蚀性能，在室温和高温条件下均具有较高的剪切强度。
具体实施方式
[0028]以下结合具体实施例对本专利技术的碳化硅包壳连接材料、碳化硅陶瓷连接件及其制作方法和应用作进一步详细的说明。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术公开内容理解更加透彻全面。
[0029]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0030]本文中，“一种或多种”指所列项目的任一种、任两种或任两种以上。
[0031]本文中，“至少五种”指所列项目的任五种、任六种或任七种以上。
[0032]本专利技术中，“第一方面”、“第二方面”、“第三方面”、“第四方面”、“第五方面”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性或数量，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等仅起到非穷举式的列举描述目的，应当理解并不构成对数量的封闭式限定。
[0033]本专利技术中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。
[0034]本专利技术中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅包壳连接材料，其特征在于，所述碳化硅包壳连接材料的组成包括碳化钛、碳化锆、碳化铪、碳化钒、碳化铌、碳化钽、碳化铬、碳化钼和碳化钨中的至少五种。2.根据权利要求1所述的碳化硅包壳连接材料，其特征在于，所述碳化硅包壳连接材料的组成包括碳化锆、碳化钛、碳化铌、碳化钽和碳化钼；或包括碳化锆、碳化钛、碳化铪、碳化钽和碳化钨；或包括碳化锆、碳化钛、碳化铪、碳化钽和碳化钒。3.根据权利要求2所述的碳化硅包壳连接材料，其特征在于，所述碳化硅包壳连接材料的组成包括摩尔比为(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5)的碳化锆、碳化钛、碳化铌、碳化钽和碳化钼；或包括摩尔比为(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5)的碳化锆、碳化钛、碳化铪、碳化钽和碳化钨；或包括摩尔比为(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5):(0.5～1.5)的碳化锆、碳化钛、碳化铪、碳化钽和碳化钒。4.根据权利要求3所述的碳化硅包壳连接材料，其特征在于，所述碳化硅包壳连接材料的组成包括摩尔比为(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2)的碳化锆、碳化钛、碳化铌、碳化钽和碳化钼；或包括摩尔比为(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2):(0.8～1.2)的碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴利翔，薛佳祥，廖业宏，任啟森，翟剑晗，刘洋，马海滨，张显生，
申请(专利权)人：岭东核电有限公司中国广核集团有限公司中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：