一种高Cu原子比Cu-Ti钎料在陶瓷与金属钎焊中的应用制造技术

一种高Cu原子比Cu

【技术实现步骤摘要】
一种高Cu原子比Cu
‑
Ti钎料在陶瓷与金属钎焊中的应用


[0001]本专利技术涉及高Cu原子比Cu
‑
Ti钎料的应用
，具体涉及一种高Cu原子比Cu
‑
Ti钎料在陶瓷与金属钎焊中的应用。

技术介绍

[0002]Ti3SiC2陶瓷具有良好的室温与高温强度、抗氧化性和耐腐蚀性，又具备较好的可加工性等优点，有望成为新型高温结构材料，用作窑具材料、涡轮叶片部件及航空发动机高温零部件等。Nb作为一种高温材料和结构材料，广泛应用于航空航天等领域，将Ti3SiC2陶瓷与金属Nb进行可靠连接，可以充分发挥二者优势，拓宽材料的应用领域。其中，共晶成分Cu
‑
23Ti(wt.％)钎料能够实现Ti3SiC2陶瓷与Nb的直接钎焊连接，但在接头中会生成大量脆性的CuTi化合物，导致钎焊接头抗剪强度降低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决采用现有的共晶成分Cu
‑
23Ti(wt.％)钎料进行Ti3SiC2陶瓷与Nb的钎焊连接时，接头内产生的脆性CuTi化合物导致接头抗剪切强度低的问题，而提供一种高Cu原子比Cu
‑
Ti钎料在陶瓷与金属钎焊中的应用。
[0004]一种高Cu原子比Cu
‑
Ti钎料在陶瓷与金属钎焊中的应用，所述的高Cu原子比Cu
‑
Ti钎料为Cu
‑
10Ti钎料，所述的Cu
‑
10Ti钎料用于陶瓷与金属的接触反应钎焊。
[0005]所述的陶瓷为Ti3SiC2陶瓷，所述的金属为Nb。
[0006]所述的Cu
‑
10Ti钎料用于Ti3SiC2陶瓷与金属Nb的接触反应钎焊按照以下步骤进行：
[0007]一、Ti3SiC2陶瓷与Nb的焊前处理：将Ti3SiC2陶瓷和Nb切割成预定尺寸，并将Ti3SiC2陶瓷和Nb的待焊面进行打磨和清洗；所述的Ti3SiC2陶瓷中固溶有质量分数为0.5～2.0％的Al元素；
[0008]二、Cu
‑
10Ti钎料的制备：将Cu箔、Ti箔切成与Ti3SiC2陶瓷相同的面积，并按照Cu
‑
10Ti钎料中Ti的质量分数为10％的标准将Cu箔和Ti箔进行厚度打磨，然后将Cu箔和Ti箔处理至表面平整，再进行清洗；
[0009]三、待焊试件的装配、真空接触反应钎焊：按照Ti3SiC2陶瓷/Ti箔/Cu箔/Nb的顺序装配，得到待焊装配件；将待焊装配件放入真空钎焊炉内，在5
×
10
‑2Pa的真空度及950～1010℃的钎焊温度下保温5～60min，钎焊结束后冷却至室温，完成Ti3SiC2陶瓷、Cu
‑
10Ti钎料与金属Nb的接触反应钎焊。
[0010]本专利技术的有益效果：
[0011](1)本专利技术使用含Ti量较少的高Cu原子比的Cu
‑
Ti钎料，由于Ti含量较低，焊缝中大量存在的是塑性较好的Cu4Ti，有效减少了焊缝中CuTi脆性化合物的生成，因此力学性能优异，钎焊Ti3SiC2陶瓷和金属后接头的抗剪强度达到130MPa以上。
[0012](2)本专利技术使用厚度较小的Cu、Ti箔片组成复合钎料，通过接触反应钎焊方法使得
处于非共晶成分的高Cu原子比钎料可以在相对较低的温度下发生融化、液相扩展，从而实现在相对较低的温度下实现焊接。
[0013]本专利技术可获得一种高Cu原子比Cu
‑
Ti钎料在陶瓷与金属钎焊中的应用。
附图说明
[0014]图1为实施例1中采用高Cu原子比的Cu
‑
Ti钎料将Ti3SiC2陶瓷与Nb接触反应钎焊后钎焊接头的微观组织背散射图片；
[0015]图2为对比例1中采用传统Cu
‑
Ti共晶钎料将Ti3SiC2陶瓷与Nb接触反应钎焊后钎焊接头的微观组织背散射图片。
具体实施方式
[0016]具体实施方式一：本实施方式一种高Cu原子比Cu
‑
Ti钎料在陶瓷与金属钎焊中的应用，所述的高Cu原子比Cu
‑
Ti钎料为Cu
‑
10Ti钎料，所述的Cu
‑
10Ti钎料用于陶瓷与金属的接触反应钎焊。
[0017]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的陶瓷为Ti3SiC2陶瓷。
[0018]其他步骤与具体实施方式一相同。
[0019]具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：所述的金属为Nb。
[0020]其他步骤与具体实施方式一或二相同。
[0021]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点是：所述的Cu
‑
10Ti钎料用于Ti3SiC2陶瓷与金属Nb的接触反应钎焊按照以下步骤进行：
[0022]一、Ti3SiC2陶瓷与Nb的焊前处理：将Ti3SiC2陶瓷和Nb切割成预定尺寸，并将Ti3SiC2陶瓷和Nb的待焊面进行打磨和清洗；所述的Ti3SiC2陶瓷中固溶有质量分数为0.5～2.0％的Al元素；
[0023]二、Cu
‑
10Ti钎料的制备：将Cu箔、Ti箔切成与Ti3SiC2陶瓷相同的面积，并按照Cu
‑
10Ti钎料中Ti的质量分数为10％的标准将Cu箔和Ti箔进行厚度打磨，然后将Cu箔和Ti箔处理至表面平整，再进行清洗；
[0024]三、待焊试件的装配、真空接触反应钎焊：按照Ti3SiC2陶瓷/Ti箔/Cu箔/Nb的顺序装配，得到待焊装配件；将待焊装配件放入真空钎焊炉内，在3
×
10
‑3Pa～5
×
10
‑2Pa的真空度及950～1010℃的钎焊温度下保温5～60min，钎焊结束后冷却至室温，完成Ti3SiC2陶瓷、Cu
‑
10Ti钎料与金属Nb的接触反应钎焊。
[0025]其他步骤与具体实施方式一至三相同。
[0026]具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤一中将Ti3SiC2陶瓷和Nb的待焊面采用240～600目砂纸逐级打磨。
[0027]其他步骤与具体实施方式一至四相同。
[0028]具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤一中的清洗过程为：将打磨后的Ti3SiC2陶瓷与Nb放入清洗剂中，在超声清洗机中超声清洗10～20min；所述的清洗剂为酒精或丙酮。
[0029]其他步骤与具体实施方式一至五相同。
[0030]具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤二中Cu箔和Ti箔的厚度均为50～500μm。
[0031]其他步骤与具体实施方式一至六相同。
[0032]具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高Cu原子比Cu
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Ti钎料在陶瓷与金属钎焊中的应用，其特征在于所述的高Cu原子比Cu
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Ti钎料为Cu
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10Ti钎料，所述的Cu
‑
10Ti钎料用于陶瓷与金属的接触反应钎焊。2.根据权利要求1所述的一种高Cu原子比Cu
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Ti钎料在陶瓷与金属钎焊中的应用，其特征在于所述的陶瓷为Ti3SiC2陶瓷。3.根据权利要求1所述的一种高Cu原子比Cu
‑
Ti钎料在陶瓷与金属钎焊中的应用，其特征在于所述的金属为Nb。4.根据权利要求1、2或3所述的一种高Cu原子比Cu
‑
Ti钎料在陶瓷与金属钎焊中的应用，其特征在于所述的Cu
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10Ti钎料用于Ti3SiC2陶瓷与金属Nb的接触反应钎焊按照以下步骤进行：一、Ti3SiC2陶瓷与Nb的焊前处理：将Ti3SiC2陶瓷和Nb切割成预定尺寸，并将Ti3SiC2陶瓷和Nb的待焊面进行打磨和清洗；所述的Ti3SiC2陶瓷中固溶有质量分数为0.5～2.0％的Al元素；二、Cu
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10Ti钎料的制备：将Cu箔、Ti箔切成与Ti3SiC2陶瓷相同的面积，并按照Cu
‑
10Ti钎料中Ti的质量分数为10％的标准将Cu箔和Ti箔进行厚度打磨，然后将Cu箔和Ti箔处理至表面平整，再进行清洗；三、待焊试件的装配、真空接触反应钎焊：按照Ti3SiC2陶瓷/Ti箔/Cu箔/Nb的顺序装配，得到待焊装配件；将待焊装配件放入真空钎焊炉内，在3
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙湛，王俊杰，张丽霞，陈曦，常青，张博，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：