【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种钎焊sicf/sic复合材料的方法。
技术介绍
1、sicf/sic复合材料是一种常用的连续纤维增强复合材料，即采用连续织构化的sic纤维对sic陶瓷基体进行增强增韧，进而形成以sic纤维为增强相、以sic陶瓷为基体相和连续相的复合材料，所得到的sicf/sic陶瓷基复合材料在保留碳化硅陶瓷耐高温、高热导率、低密度等优异特性的同时，通过纤维增强增韧作用，有效克服了sic陶瓷脆性大、对裂纹敏感、易发生灾难性破坏等不足，从而具备了安全可靠使用的性能，已经将其逐步应用于航空航天发动机上的耐高温部件。由于应用在发动机上的sicf/sic复合材料形状复杂且难以直接成型，因此，从实际工程应用的角度出发，实现sicf/sic复合材料自身的连接对于拓宽sicf/sic复合材料在航空航天发动机上的使用范围具有极为重要的意义与广泛的应用前景。
2、目前有关sicf/sic复合材料的连接研究受到越来越多学者的关注，关于sicf/sic复合材料的连接，目前探索的方法有聚合物先驱体连接、活性钎焊、玻璃-陶瓷连接等。对于聚合物先驱体连接sicf/sic复合材料，jeong d-h等使用聚碳硅烷和聚硅氮烷预陶瓷混合物在ar气氛中1750℃、10mpa压力下保温2h，获得完好且无裂纹的连接接头(ceramicsinternational,2018,44(9):10443-10450)。另外，还可以采用甲基-羟基硅氧烷(sr350)作为中间层实现sicf/sic复合材料的连接(journal of nuclear materials
技术实现思路
1、本专利技术是要解决目前sicf/sic复合材料复杂构件成型难、接头抗氧化性差、长期服役可靠性弱的技术问题，而提供一种用si-y高温钎料钎焊sicf/sic复合材料的方法。
2、本专利技术的用si-y高温钎料钎焊sicf/sic复合材料的方法是按以下步骤进行的：
3、一、si-y高温钎料的制备：
4、①、将高纯y块和si块放在水冷铜坩埚中进行熔炼，熔炼时间为15s～20s，在熔炼过程中充分翻转样品；
5、②、重复①的步骤对钎料进行5～7次的熔炼，熔炼完成后得到铸锭，采用破碎机将铸锭破碎，然后将铸锭切成所需的规格尺寸且厚度为0.5mm～0.6mm，得到钎料片；
6、二、sicf/sic复合材料准备：采用线切割将母材sicf/sic复合材料切成所需的尺寸，随后将待焊接表面进行打磨抛光处理，将抛光后的sicf/sic复合材料母材置于无水乙醇中超声振荡10min～20min，取出吹干待用；
7、三、钎料处理：将步骤一制备的钎料片表面进行打磨处理，得到si-y高温钎料薄片；
8、此步骤的目的是去除氧化皮，为防止钎料长时间在空气中再次被氧化，需在钎焊前进行此步操作，去氧化皮处理后立即使用该钎料薄片进行焊接；
9、四、将步骤三制备的si-y高温钎料薄片迅速置于被连接的两个sicf/sic复合材料母材之间，装配成三明治结构件，各层之间通过有机粘结剂进行固定；
10、五、将步骤四的装配件放入石墨模具中，然后装入真空或气氛炉中，在真空或保护气氛的条件下先升温至300℃～320℃并保温30min～32min以除去有机粘结剂，再升温至1000℃，然后升温至钎焊温度1360℃～1420℃并保温5min～20min，再降温至300℃～320℃，最后随炉冷却至室温，完成钎焊过程。
11、本专利技术提供了一种高熔点、低成本的si-y高温钎料，并在保护气或真空条件下实现了sicf/sic复合材料的连接，具体有益效果在于：
12、1、本专利技术提供的si-y高温钎料用于sicf/sic复合材料的连接，将si-y高温钎料作为中间层直接钎焊实现sicf/sic复合材料的连接，其中si-y高温钎料具有流动性好、熔点高且与母材润湿优异等性能，同时连接层缺陷少，有利于实现接头高温可靠性；
13、2、在30℃～1000℃，si-y高温钎料的热膨胀系数为8×10-6/k，与sicf/sic复合材料(4.4×10-6/k)较为接近；
14、3、本专利技术在连接过程中，钎料与母材交互作用，sicf/sic复合材料母材表面与液态si-y高温钎料接触后，si-y高温钎料渗入sicf/sic复合材料纤维与纤维或纤维与基体之间的孔隙起到了填充孔隙的作用，并且钎料与sic基体和sic纤维之间均发生反应生成新的sic反应层；在1400℃保温10min得到的接头的室温最大抗剪强度约为36mpa。
15、因此，本专利技术采用高熔点低成本的si-y高温钎料作为中间层，用于sicf/sic复合材料的连接，能够实现母材的良好润湿和界面结合，从而实现了形状复杂结构件的成形制造。
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1.一种用Si-Y高温钎料钎焊SiCf/SiC复合材料的方法，其特征在于用Si-Y高温钎料钎焊SiCf/SiC复合材料的方法是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种用Si-Y高温钎料钎焊SiCf/SiC复合材料的方法，其特征在于步骤一中熔炼的温度为1400℃～1500℃。
3.根据权利要求1所述的一种用Si-Y高温钎料钎焊SiCf/SiC复合材料的方法，其特征在于步骤一中熔炼的工艺为：设置电流为200A，电压为30V。
4.根据权利要求1所述的一种用Si-Y高温钎料钎焊SiCf/SiC复合材料的方法，其特征在于步骤二中打磨抛光处理的具体工艺为：依次采用600#、1200#、1500#的水砂纸打磨，然后采用0.5μm的金刚石抛光剂进行表面抛光至无明显划痕。
5.根据权利要求1所述的一种用Si-Y高温钎料钎焊SiCf/SiC复合材料的方法，其特征在于步骤三中打磨的具体方法为：依次采用600#、1200#和1500#的水砂纸打磨后置于无水乙醇中，超声振荡10min～20min，取出吹干，得到Si-Y高温钎料薄片。
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7.根据权利要求1所述的一种用Si-Y高温钎料钎焊SiCf/SiC复合材料的方法，其特征在于步骤五中所述的保护气为氩气。
8.根据权利要求1所述的一种用Si-Y高温钎料钎焊SiCf/SiC复合材料的方法，其特征在于步骤五中先升温至300℃并保温30min以除去有机粘结剂。
9.根据权利要求1所述的一种用Si-Y高温钎料钎焊SiCf/SiC复合材料的方法，其特征在于步骤五中以10℃/min升温至1000℃，之后以5℃/min升温至钎焊温度1360℃～1420℃并保温5min～20min。
10.根据权利要求1所述的一种用Si-Y高温钎料钎焊SiCf/SiC复合材料的方法，其特征在于步骤五中再降温至300℃，最后随炉冷却至室温，完成钎焊过程。
...【技术特征摘要】
1.一种用si-y高温钎料钎焊sicf/sic复合材料的方法，其特征在于用si-y高温钎料钎焊sicf/sic复合材料的方法是按以下步骤进行的：
2.根据权利要求1所述的一种用si-y高温钎料钎焊sicf/sic复合材料的方法，其特征在于步骤一中熔炼的温度为1400℃～1500℃。
3.根据权利要求1所述的一种用si-y高温钎料钎焊sicf/sic复合材料的方法，其特征在于步骤一中熔炼的工艺为：设置电流为200a，电压为30v。
4.根据权利要求1所述的一种用si-y高温钎料钎焊sicf/sic复合材料的方法，其特征在于步骤二中打磨抛光处理的具体工艺为：依次采用600#、1200#、1500#的水砂纸打磨，然后采用0.5μm的金刚石抛光剂进行表面抛光至无明显划痕。
5.根据权利要求1所述的一种用si-y高温钎料钎焊sicf/sic复合材料的方法，其特征在于步骤三中打磨的具体方法为：依次采用600#、1200#和1500#的水砂纸打磨后置于无水乙醇中，超声振荡1...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙良博，侯传美，张杰，刘春凤，
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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