一种调控SiCf/SiC复合材料异质钎焊接头强韧性的方法

本发明涉及钎焊，具体涉及一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法。

背景技术：

1、近年来，作为航空航天领域的主要作战装备，新一代航空发动机的高效率、高可靠性的目标亟需实现。sicf/sic复合材料是通过将sic纤维与sic基体复合得到的新材料，具有优异的化学及物理相容性，其突出优势是高比模量、高比强度、低线膨胀系数、耐高温、抗氧化和抗腐蚀等特征，是航空发动机热端部件的首选材料，在实际应用中通常与高温合金钎焊连接，制备轻质、耐高温、高强度的热端结构件。

2、目前航空发动机中的陶瓷基复合材料与高温合金的异种材料钎焊连接的相关研究较多，但针对sicf/sic复合材料与高温合金的钎焊连接的研究较少，大部分为针对c/c复合材料、c/sic复合材料等与高温合金的钎焊连接进行研究，如cn103408317a、cn109047963b，而相比于sicf/sic复合材料，c/c复合材料、c/sic复合材料的基体相与增强方式均不相同，且获得的钎焊接头的韧性较差且无法实现高温服役；而sicf/sic复合材料与高温合金的钎焊连接中，如cn115229382a中采用的高熵钎料虽可实现连接但接头的韧性无法保证且高残余应力无法得到有效缓释。

3、同时，在研究sicf/sic复合材料异质钎焊连接时，在钎料方面虽已有采用高熵钎料，但并未集中针对sicf/sic复合材料设计开发专用钎料；而在组织性能优化方面，已有相关报道引入金属泡沫等中间层缓解残余应力(如cn106493443b、cn105397224a、cn104690385a)，虽可调控界面组织，但仅单一化研究其对应力、性能的影响，且对金属泡沫骨架的长效作用机制并未深入研究，并未在高强度的基础上提升韧性。

4、因此，如何提供一种可以得到sicf/sic复合材料异质钎焊接头组织结构优异、残余应力低和强度高韧性好的方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明目的在于提出一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，本发明通过引入缓冲金属泡沫和专用高熵钎料协同作用，在实现二次高熵化的基础上获得组织梯度效应，金属泡沫自身3d结构呈现长效作用机制贯穿整个焊接过程；同时专用高熵钎料与缓冲金属泡沫的配合使用将获得组织结构优异、残余应力低、强度高韧性好的满足高温服役的钎焊接头。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，采用高熵钎料-金属泡沫-高熵钎料的结构对sicf/sic复合材料异质接头进行钎焊；

4、其中，所述高熵钎料由co、v、pd、ta和cr组成，其中各元素的质量百分比均为18-25％。

5、优选的，所述高熵钎料为厚度50-100um的箔片。

6、优选的，所述高熵钎料为厚度50um的箔片。

7、优选的，所述sicf/sic复合材料是由连续碳化硅纤维增强碳化硅基体组成，其结构为2d，2.5d和3d编织中的任意一种。

8、优选的，所述金属泡沫为具有三维结构的金属基体泡沫。

9、优选的，所述金属泡沫以ti或者mo为基底。

10、优选的，所述金属泡沫的厚度为不大于1mm，孔隙率不小于90％。

11、优选的，所述钎焊的条件为：真空度为3-6×10-3pa，钎焊温度为1100-1200℃，保温时间为20min。

12、优选的，所述方法的具体步骤为：

13、将sicf/sic复合材料、高温合金、高熵钎料和金属泡沫进行清洗后，由上至下按照sicf/sic复合材料、高熵钎料、金属泡沫、高熵钎料和高温合金的顺序装配，钎焊即可。

14、优选的，所述sicf/sic复合材料和所述高温合金的待焊面需进行平坦化处理。

15、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

16、本发明提出了一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，本发明通过专用高熵钎料和金属缓冲泡沫的组合使用，在优化组织结构基础上可实现二次高熵化，同时获得组织应力梯度化，异质接头内部的高残余应力得到有效缓释，获得了高强高韧的钎焊接头，且该专用高熵钎料可实现sicf/sic复合材料与多种高温合金的连接；本发明将精准定位并多元化解决了sicf/sic复合材料异质钎焊接头中应力大、性能差、难以满足高温服役的难题。

技术特征：

1.一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，其特征在于，采用高熵钎料-金属泡沫-高熵钎料的结构对sicf/sic复合材料异质接头进行钎焊；

2.根据权利要求1所述一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，其特征在于，所述高熵钎料为厚度50-100um的箔片。

3.根据权利要求2所述一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，其特征在于，所述高熵钎料为厚度50um的箔片。

4.根据权利要求1所述一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，其特征在于，所述sicf/sic复合材料是由连续碳化硅纤维增强碳化硅基体组成，其结构为2d，2.5d和3d编织中的任意一种。

5.根据权利要求1所述一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，其特征在于，所述金属泡沫为具有三维结构的金属基体泡沫。

6.根据权利要求1所述一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，其特征在于，所述金属泡沫以ti或者mo为基底。

7.根据权利要求1所述一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，其特征在于，所述金属泡沫的厚度为不大于1mm，孔隙率不小于90％。

8.根据权利要求1所述一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，其特征在于，所述钎焊的条件为：真空度为3-6×10-3pa，钎焊温度为1100-1200℃，保温时间为20min。

9.根据权利要求1所述一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为：

10.根据权利要求9所述一种调控sicf/sic复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，其特征在于，所述sicf/sic复合材料和所述高温合金的待焊面需进行平坦化处理。

技术总结
本发明公开了一种调控SiC<subgt;f</subgt;/SiC复合材料异质钎焊接头强韧性的方法，属于钎焊技术领域，采用高熵钎料‑金属泡沫‑高熵钎料的结构对SiC<subgt;f</subgt;/SiC复合材料异质接头进行钎焊；其中，所述高熵钎料由Co、V、Pd、Ta和Cr组成，其中各元素的质量百分比均为18‑25％。本发明通过引入缓冲金属泡沫和专用高熵钎料协同作用，在实现二次高熵化的基础上获得组织梯度效应，金属泡沫自身3D结构呈现长效作用机制贯穿整个焊接过程；同时专用高熵钎料与缓冲金属泡沫的配合使用将获得组织结构优异、残余应力低、强度高韧性好的满足高温服役的钎焊接头。

技术研发人员：张宏强,张瑜,郭伟,朱颖
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15