【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高熵碳化物陶瓷扩散焊，特别是涉及一种高nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法。
技术介绍
1、高熵陶瓷是系统混合熵大于1.5r(r为气体常数)的单相固溶体，一般由四种及以上的金属元素和一种或两种非金属元素组成，具有热力学上的高熵效应、结构上的晶格畸变效应、动力学上的迟滞扩散效应和性能上的鸡尾酒效应。高熵碳化物陶瓷(hecs)是一类典型的高熵陶瓷结构材料，不仅保持了传统单碳化物陶瓷的高熔点、高硬度和良好的耐腐蚀性能等优势，同时展现出更高的弯曲强度和更优异的高温稳定性，在航空航天领域的发动机燃烧室部件和热防护结构中具有巨大的应用潜力。另外，多组元导致高空位迁移势和强局部晶格畸变，使hecs具有突出的抗辐照性能，故可将其潜在应用拓展到核工业领域，例如第四代核反应堆。目前，仅通过各种烧结方法制备的hecs无法满足其大尺寸和复杂形状构件的成形，亟需hecs的可靠连接技术来实现进一步工程应用。
2、为了制备兼具优异的高温力学性能和良好的耐腐蚀性的hecs接头，通过合适的扩散连接中间层设计并高温真空扩散焊是制备hecs连接接头的有效途径。目前，关于制备hecs扩散连接接头的工艺报道十分有限，其中，ni中间层被证实能够用于(hfzrtitanb)c陶瓷的扩散连接[1]，但纯金属ni的耐蚀性较差，制得的接头也无法用于腐蚀环境。难熔金属nb作为中间层可以使陶瓷接头获得优异的耐高温和耐腐蚀性能，但nb具有高的熔点和大的原子半径，其与陶瓷进行扩散连接的工艺温度高，往往需要通过直接高温烧结来形成nb中间层和传统陶瓷的
3、另外，nb与ni形成的共晶液相常被用于钎焊各类金属或合金，例如申请日为2021.10.09，公布号cn 115533237a的专利技术申请公开了基于nb与ni的hecs钎焊工艺，而采用tini-nb共晶钎料[4]和高熵合金钎料[5]均可以获得具有优异的力学和高温性能的接头，但hecs的连接界面显微组织是通过高熵碳化物陶瓷与液态钎料发生固液界面反应，在降温后因液态钎料凝固而形成的。在此过程中，接头中形成复杂的金属化合物界面由于存在较大的电位差而容易优先被腐蚀破坏，陶瓷基体不可避免地沿晶界发生溶解，异质界面数量的增加也将显著降低接头的耐蚀性能。
4、综上，从hecs接头的耐腐蚀性能出发并兼具力学性能，本专利技术提出一种高nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法，引入少量的ni对nb层进行合金化，原位形成高nb含量的过渡层，该过渡层保留了难熔金属nb的特征，并且能够在更低的温度下实现与hecs的高质量扩散连接，在保证接头优异力学性能的同时提高接头的耐腐蚀性能。
5、
技术介绍
中各文献出处如下：
6、[1]mu r.j.,yang z.w.,niu s.y.,sun k.b.,wang y.,wang d.p.,diffusionbonding of(hf0.2zr0.2ti0.2ta0.2nb0.2)c high-entropy ceramic with metallic ni foil[j].journal of european ceramic society.2021,41(15):7478-7487.
7、[2]bai y.h.,sun m.y.,cheng l.f.,fan s.w.,developing high toughnesslaminated hfb2-sic ceramics with ductile nb interlayer[j].ceramicsinternational.2019,45:20977-20982.
8、[3]silvestroni l.,sciti d.,esposito l.,glaeser a.m.,joining of ultra-refractory carbides[j].journal of european ceramic society.2012,32(16):4469-4479.
9、[4]sun k.b.,yang z.w.,mu r.j.,niu s.y.,wang y.,wang d.p.,high-temperature stability of microstructure and mechanical properties ofeutectic-reinforced high-entropy ceramic joint[j].journal of european ceramicsociety.2022,42(11):4436-4445.
10、[5]mu r.j.,wang y.,niu s.y.,sun k.b.,yang z.w.,enhanced interfacialstructure of(hfzrtitanb)c high-entropy ceramic joint brazed usingfecocrniti0.2 alloy filler[j].journal of materials processing technology.2024,97:118253.
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种高nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法。
2、本专利技术解决所述技术问题采用的技术方案如下：
3、一种高nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
4、步骤1：将两个高熵碳化物陶瓷块体的待焊面打磨平整，同时对ni箔和nb箔进行双面打磨至露出金属光泽；将打磨后的ni箔、nb箔和高熵碳化物陶瓷块体放入丙酮中超声清洗；
5、步骤2：按照ni箔-nb箔-ni箔顺序叠放构成复合中间层，复合中间层中的nb原子所占比例为65～85at.％；将复合中间层放置在两个高熵碳化物陶瓷块体的待焊面之间，形成装配接头；对装配接头施加预压力，形成扩散连接装配体；将扩散连接装配体放置在高温真空扩散炉内，对扩散连接装配体施加与预压力同轴的扩散连接压力；
6、步骤3：待高温真空扩散炉内的真空度降至1.3×10-3pa以下时，以10℃/本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高Nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的高Nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法，其特征在于，扩散连接压力为10～20MPa。
3.根据权利要求1或2所述的高Nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法，其特征在于，在扩散连接温度下，高温真空扩散炉内的真空度不超过5.5×10-3Pa。
4.根据权利要求1所述的高Nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法，其特征在于，所述Ni箔的厚度为5～10μm，Nb箔的厚度为60～100μm。
5.根据权利要求1或4所述的高Nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法，其特征在于，所述高熵碳化物陶瓷块体的致密度在99％以上，其中含有等摩尔或近等摩尔的过渡族金属元素，包括铪、锆、钛、钽、铌、钒、钼、钨、铬其中的四种或六种。
6.根据权利要求5所述的高Nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法，其特征在于，所述高熵碳化物陶瓷块体采用(HfZrTiTaNb)C或(WMoV
...【技术特征摘要】
1.一种高nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的高nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法，其特征在于，扩散连接压力为10～20mpa。
3.根据权利要求1或2所述的高nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法，其特征在于，在扩散连接温度下，高温真空扩散炉内的真空度不超过5.5×10-3pa。
4.根据权利要求1所述的高nb含量的合金化中间层的高熵碳化物陶瓷扩散连接方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨振文，木瑞洁，王颖，牛士玉，孙孔波，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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