【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及异质材料连接方法领域，具体涉及一种sic陶瓷与镍基高温合金的连接方法以及连接用钎料。
技术介绍
1、目前航空航天领域所用的耐高温部件常由陶瓷与金属复合而成，因sic(碳化硅)陶瓷具有优异的化学稳定性、耐辐射性能和良好的高温力学性能，而镍基高温合金(一类以镍为主要成分，同时含有其他合金元素的合金)则具有优异的高温强度和耐腐蚀性，所以人们一直在尝试将sic陶瓷与镍基高温合金连接来制备耐高温部件。但由于这两种材料在熔点、热膨胀系数及化学性质上都存在巨大的差异，因此这两种材料的连接会出现机头强度低、裂纹、服役温度低等问题。
2、目前，sic陶瓷及其复合材料与镍基高温合金的连接方法主要有钎焊、扩散焊、瞬态液相(tlp)连接和自蔓延高温合成连接等。应用最为广泛的方法是钎焊，钎焊具有方法简单和对接头结构适应性好等优点，但钎焊接头的耐热性能受到钎料熔点的制约，为了提高钎焊接头的耐热性能就需要采用高熔点的钎料，赵帅等人使用cofenicrcu高熵合金作为钎料对sicf/sic陶瓷与gh536高温合金进行了连接，在钎焊温度1160℃，保温60分钟的条件下得到的接头最大剪切强度为86mpa[zhao s，etal.materials characterization，2022，194:112419]，但是连接温度越高接头内产生的热应力也会越高，不利于热膨胀系数差距较大的sic陶瓷与镍基高温合金的连接。
3、其他方法如扩散焊、瞬态液相(tlp)连接和自蔓延高温合成连接等方法亦有人使用，如钟志宏等人采用w/ni双中间
4、因此现有的sic陶瓷及其复合材料与镍基高温合金的连接方法存在着接头力学性能较差、不适合制造大尺寸或者形状复杂的结构件的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种接头力学性能较好、适用于制造大尺寸或者形状复杂的结构件的sic陶瓷与镍基高温合金的瞬态液相连接方法以及连接用钎料。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：本专利技术提供的一种sic陶瓷与镍基高温合金的连接方法包括以下步骤：
3、(1)采用砂纸打磨sic陶瓷的连接面与镍基高温合金的连接面去除表面杂物与氧化膜，将打磨后的sic陶瓷与镍基高温合金清洗后干燥；
4、(2)按原子百分比称取cu粉60～85％，ti粉10～25％和ni粉5～15％，混合均匀，使用有机溶剂将粉末调成糊状，得到钎料；
5、(3)将钎料均匀涂抹在镍基高温合金的连接面形成连接层，将sic陶瓷的连接面与所述连接层远离镍基高温合金的连接面的一面相接触，得到待连接接头；
6、(4)将待连接接头真空加热，得到瞬态液相连接的sic陶瓷与镍基高温合金接头。
7、进一步地，上述步骤(1)中的砂纸为金刚石砂纸或碳化硅砂纸。
8、进一步地，上述步骤(1)中的清洗是置于乙醇或丙酮溶液中超声清洗，所述超声清洗时间为10～15min。
9、进一步地，上述步骤(2)中的cu粉的粒度为1～3μm；ti粉的粒度为1～15μm；ni粉的粒度为1～3μm。
10、进一步地，上述步骤(2)中的有机溶剂为无水乙醇或α松油醇。
11、进一步地，上述步骤(2)中的混合均匀的方式为磁力搅拌均匀后超声震荡。
12、进一步地，上述步骤(4)中真空加热的真空度为1×10-3～3×10-3pa，所述真空加热包括温度均匀化阶段和连接阶段，所述温度均匀化阶段的加热温度为600～700℃，保温时间为10～30min；所述连接阶段的加热温度为970℃，保温时间为10～20min。
13、进一步地，上述温度均匀化阶段的升温速率为10～15℃/min，所述连接阶段的升温速率为5～10℃/min。
14、本专利技术还提供一种应用于上述的一种sic陶瓷与镍基高温合金的连接方法的sic陶瓷与镍基高温合金连接用钎料，包括cu粉、ti粉及ni粉，所述cu粉、ti粉及ni粉的原子百分比为cu粉60～85％，ti粉10～25％及ni粉5～15％。
15、本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的sic陶瓷与镍基高温合金的瞬态液相连接方法及连接用钎料连接的sic陶瓷与镍基高温合金的接头力学性能较好且该方法适用于制造大尺寸或者形状复杂的结构件。
16、首先，采用该法所得接头的力学性能较好，采用该法所得接头的最大剪切强度达到56.25mpa，传统agcuti钎料钎焊sic与gh99高温合金时得到的剪切强度仅有10.5mpa，这是因为该法采用特定配比的cu、ti、ni单质金属粉末混合后作为钎料，在连接过程中：ti粉与cu和ni粉在900℃左右发生共晶反应，生成液相；在液相中ti、ni、cu粉末加速反应并生成高熔点cuniti金属间化合物消耗降熔元素ti，实现接头的等温凝固，得到以cu+cuniti金属间化合物组成的连接层。最终在较低的钎焊温度下得到能够在高温下长时间服役的接头。因为采用特定配比的cu、ti、ni金属混合粉末对sic陶瓷与镍基高温合金进行瞬态液相连接，连接时可以得到充足的液相润湿母材，同时降熔元素ti会与钎料内的cu和ni元素继续发生反应生成金属间化合物，得到以cu基体为主的连接层，可以很好的缓和sic陶瓷与镍基高温合金热膨胀系数不同所带来的残余应力，因此得到的接头相比较传统的tlp连接与钎焊接头有着更高的接头强度。
17、其次，该法与传统的瞬态液相连接工艺相比，粉末中间层无需施加压力，可以适用于各种形状的接头，拥有更大的固/液接触面积，可以在较短的时间下完成等温凝固，且该法的粉末中间层比传统金属切片层更加灵活，适用于多种装配形式，反应速度快，完成等温凝固所需时间短，适用于制造大尺寸或者形状复杂的结构件。此外，该法无需制备合金粉末，钎料制备更加简单；cu、ti、ni金属混合粉末不本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种SiC陶瓷与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种SiC陶瓷与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，所述步骤(1)中的砂纸为金刚石砂纸或碳化硅砂纸。
3.根据权利要求1所述的一种SiC陶瓷与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，所述步骤(1)中的清洗是置于乙醇或丙酮溶液中超声清洗，所述超声清洗时间为10～15min。
4.根据权利要求1所述的一种SiC陶瓷与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，所述步骤(2)中的Cu粉的粒度为1～3μm；Ti粉的粒度为1～15μm；Ni粉的粒度为1～3μm。
5.根据权利要求1述的一种SiC陶瓷与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，所述步骤(2)中的有机溶剂为无水乙醇或α松油醇。
6.根据权利要求1所述的一种SiC陶瓷与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，所述步骤(2)中的混合均匀的方式为磁力搅拌均匀后超声震荡。
7.根据权利要求1任一项所述的一种SiC陶瓷与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，所述步骤(4)中真空加热的真空度为1×
8.一种应用于如权利要求1～7任一项所述的一种SiC陶瓷与镍基高温合金的连接方法的SiC陶瓷与镍基高温合金连接用钎料，其特征在于，包括Cu粉、Ti粉及Ni粉，所述Cu粉、Ti粉及Ni粉的原子百分比为Cu粉60～85％，Ti粉10～25％及Ni粉5～15％。
...【技术特征摘要】
1.一种sic陶瓷与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种sic陶瓷与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，所述步骤(1)中的砂纸为金刚石砂纸或碳化硅砂纸。
3.根据权利要求1所述的一种sic陶瓷与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，所述步骤(1)中的清洗是置于乙醇或丙酮溶液中超声清洗，所述超声清洗时间为10～15min。
4.根据权利要求1所述的一种sic陶瓷与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，所述步骤(2)中的cu粉的粒度为1～3μm；ti粉的粒度为1～15μm；ni粉的粒度为1～3μm。
5.根据权利要求1述的一种sic陶瓷与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，所述步骤(2)中的有机溶剂为无水乙醇或α松油醇。
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱文琦，俞伟元，吴保磊，王锡武山，张国庆，杨保卿，李扬，景瑞，强潇，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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