一种钎焊非氧化物陶瓷与复合材料高温钎料及其制备方法，它涉及一种高温钎料及其制备方法。本发明专利技术要解决现有焊接非氧化物陶瓷及其复合材料，接头在500℃以上高温钎料性能不可靠的问题。本发明专利技术高温钎料按重量份数是由47~52份的Ni、25~28份的Cr、18~21份的Nb、0~2份的B、0~2份的Ti和0~6份的W组成；方法为：一、称取上述组分，混合得混料；二、按球料质量比为8~20：1比例放入磨球，以250~350r/min的速度间歇性球磨4~20h、填料比为45%~55%；即得。本发明专利技术获得的接头室温和800℃高温抗剪强度分别为18~48MPa和11~27MPa。本发明专利技术应用于航空航天领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ー种高温钎料及其制备方法。
技术介绍
SiC, Si3N4, ZrB2等非氧化物陶瓷是航空航天领域重要的超高温结构材料。C/SiC复合材料、ZSC复合材料等通过在单相陶瓷基体中添加一定体积分数的C纤维或其它陶瓷颗粒(石墨)增强相，进ー步提高了材料的机械性能和高温抗氧化性能。由于这些非氧化物陶瓷及其复合材料制备和成形方法的限制，实现它们自身或与其它材料的连接是保证其在上述领域得到广泛应用的关键。目前报道的关于陶瓷及陶瓷基复合材料的连接方法有机械连接、扩散焊和钎焊等。但机械连接存在消极质量过大，气密性无法保证等问题；而扩散焊由于需要施加较大的压力，其可焊接的结构形式非常有限；相对于前两种方法，钎焊具有更大的优势如接头不存在较重消极质量、气密性良好、焊接中不需施加较大压力，接头形式不受限制等。已见报道的用于非氧化物陶瓷及其复合材料连接的钎料主要有AgCuTi钎料，商用镍基和钯基钎料。由于AgCuTi钎料本身抗高温氧化和蠕变性能差，钎焊接头无法满足高温使用需求。钯基钎料价格昂贵，使用前景极为有限。而现存商用镍基钎料又存在与非氧化物陶瓷SiC、Si3N4、ZrB2等剧烈反应，接头界面组织性能差的问题。因此，设计ー种可以钎焊ZrB2基陶瓷材料，并使接头在500°C以上还具有可靠使用性能的高温钎料成为亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决现有焊接非氧化物陶瓷及其复合材料，接头在500°C以上高温钎料性能不可靠的问题，而提供ー种钎焊非氧化物陶瓷与复合材料高温钎料及其制备方法。本专利技术的ー种钎焊非氧化物陶瓷与复合材料高温钎料按重量份数是由47 52份的Ni、25 28份的Cr、18 21份的Nb、0 2份的B、0 2份的Ti和0 6份的W组成。本专利技术的ー种钎焊非氧化物陶瓷与复合材料高温钎料的制备方法是按照以下步骤进行的一、称量按重量份数称取47 52份的Ni粉、25 28份的Cr粉、18 21份的Nb粉、(Γ2份的B粉、(Γ2份的Ti粉和(Γ6份的W粉，混合均匀，得混料；ニ、均匀化机械混合将步骤一得到的混料置于球磨罐内，按球料质量比为『20 1比例放入磨球，其中填料比为45% 55%，在氢气或氩气保护的条件下，以25(T350r/min的速度间歇性球磨4 20h ;即得高温钎料。本专利技术的优点为本专利技术的钎料对于钎焊连接非氧化物陶瓷及其复合材料与多种高温合金而言熔点合适，润湿性好，并且能满足钎焊接头800°C使用要求。且本专利技术的钎料成分中不含Ag、 Pd等贵金属，成本低廉。与其它商用镍基钎料相比，本专利技术所使用的镍基钎料不依赖于高含量的Si或B来降低钎料熔点，而是依靠Ni、Cr、Nb三元共晶反应在钎焊温度下形成液相，钎料体系中活性元素Cr和Nb的含量和活度都较高，可以通过在非氧化物陶瓷或其复合材料ー侧形成连续致密的富Cr和富Nb反应层来抑制Ni与非氧化物陶瓷的有害反应，避免接头组织中脆性相的生成；少量B元素的加入可以进ー步调节钎料熔点至合适范围，并且提高钎料流动性；Ti和W可以有效促进钎焊接头陶瓷或复合材料ー侧界面冶金反应。本专利技术的钎料在1160 1220で，保温I 120min条件下钎焊Si3N4、SiC、ZrB2、C/SiC、ZrB2-SiC-C (ZSC)等非氧化物陶瓷及其复合材料与金属(镍基高温合金、铌及铌合金等)，获得的接头室温和800°C高温抗剪强度分别可达18 48MPa和if 27MPa。本专利技术钎料不仅适用于非氧化物陶瓷及其复合材料与金属的连接，同时也适用于这些陶瓷或陶瓷基复合材料自身及相互之间的连接。附图说明图I为试验I的ZSC与GH99的钎焊接头电镜图片。 具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一本实施方式的ー种钎焊非氧化物陶瓷与复合材料高温钎料按重量份数是由47 52份的Ni、25 28份的Cr、18 21份的Nb,0^2份的B、0 2份的Ti和0 6份的W組成。本实施方式的钎料对于钎焊连接非氧化物陶瓷及其复合材料与多种高温合金而言熔点合适，润湿性好，并且能满足钎焊接头800°C使用要求。且本实施方式的钎料成分中不含Ag、Pd等贵金属，成本低廉。与其它商用镍基钎料相比，本专利技术所使用的镍基钎料不依赖于高含量的Si或B来降低钎料熔点，而是依靠Ni、Cr、Nb三元共晶反应在钎焊温度下形成液相，钎料体系中活性元素Cr和Nb的含量和活度都较高，可以通过在非氧化物陶瓷或其复合材料ー侧形成连续致密的富Cr和富Nb反应层来抑制Ni与非氧化物陶瓷的有害反应，避免接头组织中脆性相的生成；少量B元素的加入可以进ー步调节钎料熔点至合适范围，并且提高钎料流动性；Ti和W可以有效促进钎焊接头陶瓷或复合材料ー侧界面冶金反应。本实施方式的钎料在1160 1220で，保温I 120min条件下钎焊Si3N4、SiC、ZrB2、C/SiC、ZrB2-SiC-C (ZSC)等非氧化物陶瓷及其复合材料与金属(镍基高温合金、铌及铌合金等)，获得的接头室温和800°C高温抗剪强度分别可达18 48MPa和ll 27MPa。本实施方式钎料不仅适用于非氧化物陶瓷及其复合材料与金属的连接，同时也适用于这些陶瓷或陶瓷基复合材料自身及相互之间的连接。具体实施方式ニ 本实施方式与具体实施方式一不同的是所述的Ni的纯度为99. 0% 99. 9%、Cr的纯度为99. 0% 99. 9%、Nb的纯度为99. 0% 99. 9%、B的纯度为99. 09Γ99. 9%、Ti的纯度为99. 0% 99. 9%和W的纯度为99. 0% 99. 9%。其它与具体实施例方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一至ニ不同的是所述的高温钎料按质量百分比是由48份的Ni、25. 5份的Cr、18. 5份的Nb、2份的B、2份的Ti和6份的W组成。其它与具体实施方式一至二相同。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的是所述的Ni、Cr、Nb、B、Ti和W为金属粉末。其它与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五本实施方式的ー种钎焊非氧化物陶瓷与复合材料高温钎料的制备方法是按照以下步骤进行的一、称量按重量份数称取47 52份的Ni粉、25 28份的Cr粉、18 21份的Nb粉、(Γ2份的B粉、(Γ2份的Ti粉和(Γ6份的W粉，混合均匀，得混料；ニ、均匀化机械混合将步骤一得到的混料置于球磨罐内，按球料质量比为8 20 1比例放入磨球，其中填料比为45% 55%，在氢气或氩气保护的条件下，以25(T350r/min的速度间歇性球磨4 20h;即得高温钎料。本实施方式的钎料对于钎焊连接非氧化物陶瓷及其复合材料与多种高温合金而言熔点合适，润湿性好，并且能满足钎焊接头800°C使用要求。且本实施方式的钎料成分中不含Ag、Pd等贵金属，成本低廉。与其它商用镍基钎料相比，本专利技术所使用的镍基钎料不依赖于高含量的Si或B来降低钎料熔点，而是依靠Ni、Cr、Nb三元共晶反应在钎焊温度下形成液相，钎料体系中活性元素Cr和Nb的含量和活度都较高，可以通过在非氧化物陶瓷或其复合材料ー侧形成连续致密的富Cr和富Nb反应层来抑制Ni与非氧化物陶瓷的有害反应，避免接头组织中脆性相的生成；少量B元素本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钎焊非氧化物陶瓷与复合材料高温钎料，其特征在于钎焊非氧化物陶瓷与复合材料高温钎料按重量份数是由47 52份的Ni、25 28份的Cr、18 21份的Nb、0 2份的B、0 2份的Ti和(T6份的W组成。2.根据权利要求I所述的一种钎焊非氧化物陶瓷与复合材料高温钎料，其特征在于所述的Ni的纯度为99. 0% 99. 9%、Cr的纯度为99. 0% 99. 9%, Nb的纯度为99. 0% 99. 9%、B的纯度为99. 0% 99. 9%、Ti的纯度为99. 0% 99. 9%和W的纯度为99. 0% 99. 9%。3.根据权利要求I所述的一种钎焊非氧化物陶瓷与复合材料高温钎料，其特征在于所述的高温钎料按质量百分比是由48份的Ni、25. 5份的Cr、18. 5份的Nb、2份的B、2份的Ti和6份的W组成。4.根据权利要求I所述的一种钎焊非氧化物陶瓷与复合材料高温钎料，其特征在于所述的Ni、Cr、Nb、B、Ti和W为金属粉末。5.如权利要求I所述的一种钎焊非氧化物陶瓷与复合材料高温钎料的制备方法，其特征在于一种钎焊非氧化物陶瓷与复合材...
【专利技术属性】
技术研发人员：张丽霞，李宏伟，石俊秒，田晓羽，曹健，冯吉才，
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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