一种金铜基钎料及其焊接方法转让专利

申请号 : CN201911051304.X

文献号 : CN110977239B

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发明人 : 马广璐林盼盼杜静林铁松何鹏

申请人 : 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司

摘要 :

一种金铜基钎料及其焊接方法,所属焊接技术领域,具体为Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B复合型钎料,由Au箔、Cu箔、Mo箔和膏状钎料组成。金铜基钎料焊接方法:1)膏状钎料的制备;2)箔片的制备;3)SiCf/SiC和高温合金GH3536母材清理;4)膏状钎料涂覆;5)焊接件装配;6)焊接。本发明提出了一种金铜基钎料体系,能够实现SiCf/SiC与高温合金GH3536的有效焊接,并有效缓解因异质材料性能差异大导致的残余应力,获得满足基本技术指标的接头高温强度。

权利要求 :

1.一种金铜基钎料,具体为一种Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B复合型钎料,其特征在于,钎料成分由Au箔、Cu箔、Mo箔和膏状钎料组成,Au箔、Cu箔和Mo箔质量比为Au:Cu:Mo=(195~200):(60~68):(96~150),所述膏状钎料为TiB粉和粘接剂的混合物,TiB粉和粘接剂质量比为TiB粉:粘接剂=1:(0.2~0.6),所述TiB粉由TiH粉和B粉制备,TiH粉和B粉质量比为TiH:B=(17.6~142):1。

2.根据权利要求1所述的一种金铜基钎料,其特征在于,所述的Au箔、Cu箔、Mo箔的纯度为99%以上。

3.根据权利要求1所述的一种金铜基钎料,其特征在于,所述的Au箔、Cu箔、Mo箔的厚度为50~100μm。

4.根据权利要求1所述的一种金铜基钎料,其特征在于,所述的膏状钎料厚度为10~50μm。

5.根据权利要求1所述的一种金铜基钎料,其特征在于,所述的TiH粉、B粉的粒度为300目,纯度为99%以上。

6.根据权利要求1所述的一种金铜基钎料,其特征在于,所述的粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物,松油醇与无水乙醇的体积比为5:(1~5)。

7.权利要求1所述的金铜基钎料焊接方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,膏状钎料的制备:

按照质量份数TiH:B=(17.6~142):1将TiH粉与B粉称量后置于球磨机中,加入无水乙醇,在氮气的保护下,进行球磨研磨,得到混合均匀的TiB粉末,然后将混合均匀的TiB粉末与粘接剂按1:(0.2~0.6)的质量比进行混合,得到膏状钎料,备用;

步骤2,箔片的制备:

依次用80#、400#、800#、1200#水砂纸将Au箔、Cu箔、Mo箔打磨光亮,然后按照SiCf/SiC母材待焊接面的尺寸进行裁剪,最后采用丙酮超声清洗20min,吹干备用;

步骤3,母材清理:

依次使用80#、400#、800#、1200#的水砂纸对SiCf/SiC和高温合金GH3536进行机械打磨,得到平整的母材待焊表面,然后采用蒸馏水超声清洗SiCf/SiC,采用丙酮超声清洗高温合金GH3536,最后在40℃~60℃温度下干燥20min~40min,得到清理后的SiCf/SiC和高温合金GH3536,备用;

步骤4,涂覆:

采用丝网印刷方法将步骤1制备的膏状钎料分别均匀涂覆在步骤3清理后的SiCf/SiC和高温合金GH3536待焊接表面,然后将涂覆后的SiCf/SiC和高温合金GH3536放置于干燥箱中,在40℃下干燥10min~30min,得到涂覆处理后的SiCf/SiC和高温合金GH3536;

步骤5,装配:

将步骤2清理后的Au箔、Cu箔、Mo箔按照Au/Cu/Mo/Cu/Au的顺序依次放置在步骤4涂覆处理后的高温合金GH3536母材待焊接表面,然后将步骤4涂覆处理后的SiCf/SiC焊接面置于上方并对齐,形成待焊接件;

步骤6,焊接:

‑6

将步骤5装配好的待焊件放置于真空炉中进行钎焊,在真空度为2×10 乇的条件下,升温至975℃~1100℃,保温10min后按照7.5℃/min的降温速度冷却至室温,即完成利用Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B钎料体系对SiCf/SiC与高温合金GH3536的焊接。

8.根据权利要求7所述的金铜基钎料焊接方法,其特征在于,所述步骤4中,丝网印刷方法的涂覆采用60目的金属丝网。

9.根据权利要求7所述的金铜基钎料焊接方法,其特征在于,焊接件上添加压块施加

0.5MPa~1MPa的焊接压力。

10.根据权利要求1所述的一种金铜基钎料,其特征在于,适用于包括但不限于SiCf/SiC与高温合金GH3536的焊接,也适用于Cf/SiC与GH3536、SiCf/SiC与GH188、Cf/SiC与GH188、SiCf/SiC与GH3039、Cf/SiC与GH3039的高温合金和碳化硅陶瓷基复合材料的焊接。

说明书 :

一种金铜基钎料及其焊接方法

技术领域

[0001] 本发明属于焊接技术领域,具体涉及一种金铜基钎料及其焊接方法。

背景技术

[0002] 碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)是通过特殊工艺手段复合SiC纤维以及SiC基体而获得的新型材料,具有耐高温、高强度、耐腐蚀、耐磨损、抗氧化等突出特点,同时用SiC
纤维复合增强SiC基体在一定程度上克服了SiC本身抗弯曲性和断裂韧性差的缺点。因此,
SiCf/SiC是理想的耐高温材料,适用于军事装置、卫星技术等多个领域;但SiCf/SiC加工性
较差,极大限制了其在大尺寸样品、复杂形状构件上的应用,因此,在该材料的应用过程中,
不可避免的存在着与高温合金的连接。
[0003] 近年来,随着近代科学技术不断飞跃发展,航空航天、核能电子工业等领域对材料的高温性能提出了更高的要求,因此,实现SiCf/SiC与高温合金的可靠连接,并获得具有一
定高温强度的焊接接头,具有广阔的应用前景和深刻的研究意义。然而,二者的焊接性较
差,主要是因为以下三个方面:1、SiC的化学键主要以稳定的配位键为主,不易与钎料发生
作用,因此常规钎料无法润湿SiC母材表面;2、SiCf/SiC与高温合金之间的热膨胀系数差异
巨大,使得焊接过程中接头产生残余应力导致开裂;3、高温合金在较高钎焊温度下Ni元素
会向液态钎料中扩散,扩散的大量Ni元素造成SiCf/SiC母材中Si元素与Ni元素过度反应形
成硬脆相,从而造成钎焊接头失效。
[0004] 本发明提供一种金铜基钎料及其焊接方法,能够实现SiCf/SiC与高温合金GH3536的有效焊接,并有效缓解因异质材料性能差异大导致的残余应力,获得满足基本技术指标
的接头高温强度。

发明内容

[0005] 为了解决现有SiCf/SiC与高温合金GH3536焊接过程中,常规钎料难以润湿SiCf/SiC,钎焊接头残余应力较大,以及SiCf/SiC中扩散的Ni元素与Si元素过度反应形成硬脆相
等问题,本发明提供一种金铜基钎料及其焊接方法,从而获得具有一定室温、高温剪切强度
的钎焊接头,其具体的技术方案如下:
[0006] 本发明的一种金铜基钎料,具体为一种Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B复合型钎料,由Au箔、Cu箔、Mo箔和膏状钎料组成,Au箔、Cu箔和Mo箔质量比为Au:Cu:Mo=(195~200):
(60~68):(96~150),所述膏状钎料为TiB粉和粘接剂的混合物,TiB粉和粘接剂质量比为
TiB粉:粘接剂=1:(0.2~0.6),所述TiB粉由TiH粉和B粉制备,TiH粉和B粉质量比为TiH:B
=(17.6~142):1;
[0007] 所述的Au箔、Cu箔、Mo箔的纯度为99%以上;
[0008] 所述的Mo箔厚度为50~100μm;
[0009] 所述的Au箔厚度为50~100μm;
[0010] 所述的Cu箔厚度为50~100μm;
[0011] 所述的膏状钎料厚度为10~50μm;
[0012] 所述的TiH粉、B粉的粒度为300目,纯度为99%以上;
[0013] 所述的粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物,松油醇与无水乙醇的体积比为5:(1~5);
[0014] 本发明的金铜基钎料焊接方法,包含如下步骤:
[0015] 步骤1,膏状钎料的制备:
[0016] 按照质量份数TiH:B=(17.6~142):1将TiH粉与B粉称量后置于球磨机中,加入无水乙醇,在氮气的保护下,进行球磨研磨,得到混合均匀的TiB粉末,然后将混合均匀的TiB
粉末与粘接剂按1:(0.2~0.6)的质量比进行混合,得到膏状钎料,备用;
[0017] 步骤2,箔片的制备:
[0018] 依次用80#、400#、800#、1200#水砂纸将Au箔、Cu箔、Mo箔打磨光亮,然后按照SiCf/SiC母材待焊接面的尺寸进行裁剪,最后采用丙酮超声清洗20min,吹干备用;
[0019] 步骤3,母材清理:
[0020] 依次使用80#、400#、800#、1200#的水砂纸对SiCf/SiC和高温合金GH3536进行机械打磨,得到平整的母材待焊表面,然后采用蒸馏水超声清洗SiCf/SiC,采用丙酮超声清洗高
温合金GH3536,最后在40℃~60℃温度下干燥20min~40min,得到清理后的SiCf/SiC和高
温合金GH3536,备用;
[0021] 步骤4,涂覆:
[0022] 采用丝网印刷方法将步骤1制备的膏状钎料分别均匀涂覆在步骤3清理后的SiCf/SiC和高温合金GH3536待焊接表面,然后将涂覆后的SiCf/SiC和高温合金GH3536放置于干
燥箱中,在40℃下干燥10min~30min,得到涂覆处理后的SiCf/SiC和高温合金GH3536;涂覆
示意图如图1所示;
[0023] 步骤5,装配:
[0024] 将步骤2清理后的Au箔、Cu箔、Mo箔按照Au/Cu/Mo/Cu/Au的顺序依次放置在步骤4涂覆处理后的高温合金GH3536母材待焊接表面,然后将步骤4涂覆处理后的SiCf/SiC焊接
面置于上方并对齐,形成待焊接件;装配示意图如图2所示;
[0025] 步骤6,焊接:
[0026] 将步骤5装配好的待焊件放置于真空炉中进行钎焊,在真空度为2×10‑6乇的条件下,升温至975℃~1100℃,保温10min后按照7.5℃/min的降温速度冷却至室温,即完成利
用Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B钎料体系对SiCf/SiC与高温合金GH3536的焊接;
[0027] 上述的金铜基钎料焊接方法,其中:
[0028] 所述步骤4中,丝网印刷方法的涂覆采用60目的金属丝网;
[0029] 所述步骤5中,焊接件上添加压块施加0.5MPa~1MPa的焊接压力;
[0030] 上述一种金铜基钎料及其焊接方法,适用于包括但不限于SiCf/SiC与高温合金GH3536的焊接,也适用于Cf/SiC与GH3536、SiCf/SiC与GH188、Cf/SiC与GH188、SiCf/SiC与
GH3039、Cf/SiC与GH3039等高温合金和碳化硅陶瓷基复合材料的焊接。
[0031] 本发明的一种金铜基钎料及其焊接方法,与现有技术相比,有益效果为:
[0032] 一、本发明从SiCf/SiC与高温合金GH3536的使用环境出发,选择熔点较高,塑韧性较好的金铜基钎料,一方面能够有效的缓解接头由于热错配而引起较大的残余应力,另一
方面,使得接头满足高温环境使用的需求。
[0033] 二、本发明中钎料含有的活性元素Ti能够良好地与陶瓷发生反应,从而改善钎料对陶瓷的润湿情况;而B元素与Ti元素在钎焊过程中生成耐高温TiB晶须弥散分布在钎料
层,能够有效地提高接头的耐高温性;同时弥散分布的晶须有利于缓解接头残余应力,阻止
裂纹扩展,进一步提高接头在室温、高温条件下的剪切强度。
[0034] 三、本发明所使用的Mo箔在焊接过程中基本处于未熔化的状态,因此能够有效的阻碍合金元素向陶瓷侧的扩散,从而抑制母材之间的过度反应;同时添加硬质金属Mo中间
层有利于钎焊接头残余应力的释放。
[0035] 四、本发明的Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B复合型钎料体系得到的钎焊接头无气孔、组织致密、常温/高温剪切强度高,解决了常规方法接头耐高温性差、常规钎料不润湿
SiCf/SiC等问题。
[0036] 五、本发明装配简单,无需复杂的工序与设备,复合型钎料的工艺窗口较宽,在最优参数下所得的钎焊接头室温剪切强度能够达到113MPa。同时,该钎料及其焊接方法也适
用于其他高温合金和碳化硅陶瓷基复合材料的焊接。

附图说明

[0037] 图1为金铜基钎料焊接方法的涂覆示意图:1‑已涂覆区域,2‑刮刀,3‑未涂覆区域,4‑网体,5‑木框;
[0038] 图2为金铜基钎料焊接方法的装配示意图:1‑SiCf/SiC复合材料,2‑TiB涂覆层,3‑Au箔,4‑Cu箔,5‑Mo箔,6‑高温合金GH3536。

具体实施方式

[0039] 下面结合具体实施案例对本发明作进一步说明,但本发明并不局限于这些实施例。
[0040] 实施例1:
[0041] 一种金铜基钎料,具体为一种Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B复合型钎料,由Au箔、Cu箔、Mo箔和膏状钎料组成,Au箔、Cu箔和Mo箔质量比为Au:Cu:Mo=197:64:96,所述膏状钎料
为TiB粉和粘接剂的混合物,TiB粉和粘接剂质量比为TiB粉:粘接剂=1:0.5,所述TiB粉由
TiH粉和B粉制备,TiH粉和B粉质量比为TiH:B=142:1;
[0042] 所述的Au箔、Cu箔、Mo箔的纯度为99%以上;
[0043] 所述的Mo箔厚度为50μm;
[0044] 所述的Au箔厚度为50μm;
[0045] 所述的Cu箔厚度为50μm;
[0046] 所述的膏状钎料厚度为15μm;
[0047] 所述的TiH粉、B粉的粒度为300目,纯度为99%以上;
[0048] 所述的粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物,松油醇与无水乙醇的体积比为5:1;
[0049] 上述的金铜基钎料焊接方法,具体按照以下步骤完成:
[0050] 步骤1,膏状钎料的制备:
[0051] 按照质量分数TiH:B=142:1将TiH粉与B粉称量后置于球磨机中,加入无水乙醇,在氮气的保护下,进行球磨研磨,得到混合均匀的TiB粉末,然后将混合均匀的TiB粉末与粘
接剂按1:0.5的质量比进行混合,得到膏状钎料,备用;
[0052] 步骤2,箔片的制备:
[0053] 依次用80#、400#、800#、1200#水砂纸将Au箔、Cu箔、Mo箔打磨光亮,然后按照SiCf/SiC母材待焊接面的尺寸进行裁剪,最后采用丙酮超声清洗20min,吹干备用;
[0054] 步骤3,母材清理:
[0055] 依次使用80#、400#、800#、1200#的水砂纸对SiCf/SiC和高温合金GH3536进行机械打磨,得到平整的母材待焊表面,然后采用蒸馏水超声清洗SiCf/SiC,采用丙酮超声清洗高
温合金GH3536,最后在40℃~60℃温度下干燥20min~40min,得到清理后的SiCf/SiC和高
温合金GH3536,备用;
[0056] 步骤4,涂覆:
[0057] 采用丝网印刷方法将步骤1制备的膏状钎料分别均匀涂覆在步骤3清理后的SiCf/SiC和高温合金GH3536待焊接表面,涂覆厚度为15μm,然后将涂覆后的SiCf/SiC和高温合金
GH3536放置于干燥箱中,在40℃下干燥10min~30min,得到涂覆处理后的SiCf/SiC和高温
合金GH3536;
[0058] 步骤5,装配:
[0059] 将步骤2清理后的Au箔、Cu箔、Mo箔按照Au/Cu/Mo/Cu/Au的顺序依次放置在步骤4涂覆处理后的高温合金GH3536母材待焊接表面,然后将步骤4涂覆处理后的SiCf/SiC焊接
面置于上方并对齐,形成待焊接件,焊接件上施加0.5MPa~1MPa的焊接压力,避免焊接过程
中焊接件发生移动;
[0060] 步骤6,焊接:
[0061] 将步骤5装配好的待焊件放置于真空炉中进行钎焊,在真空度为2×10‑6Pa的条件下,升温至975℃~1100℃,保温10min后按照7.5℃/min的降温速度冷却至室温,即完成利
用Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B钎料体系对SiCf/SiC与高温合金GH3536的焊接。
[0062] 将制成后的SiCf/SiC与高温合金GH3536钎焊接头进行剪切强度测试,得到接头的室温剪切强度为113MPa,强度较高并且没有明显的气孔、未焊合等缺陷。
[0063] 将制成后的钎焊接头至于700℃的空气气氛中进行剪切测试,得到钎焊接头的高温剪切强度为28MPa。相比于常规的金基/铜基钎料所得的SiC陶瓷‑合金接头的耐高温性有
明显的提高,性能较佳。
[0064] 实施例2:
[0065] 一种金铜基钎料,具体为一种Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B复合型钎料,由Au箔、Cu箔、Mo箔和膏状钎料组成,Au箔、Cu箔和Mo箔质量比为Au:Cu:Mo=197:64:100,所述膏状钎
料为TiB粉和粘接剂的混合物,TiB粉和粘接剂质量比为TiB粉:粘接剂=1:0.2,所述TiB粉
由TiH粉和B粉制备,TiH粉和B粉质量比为TiH:B=17.6:1;
[0066] 所述的Au箔、Cu箔、Mo箔的纯度为99%以上;
[0067] 所述的Mo箔厚度为52μm;
[0068] 所述的Au箔厚度为50μm;
[0069] 所述的Cu箔厚度为50μm;
[0070] 所述的膏状钎料厚度为20μm;
[0071] 所述的TiH粉、B粉的粒度为300目,纯度为99%以上;
[0072] 所述的粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物,松油醇与无水乙醇的体积比为5:3;
[0073] 上述的金铜基钎料焊接方法,具体按照以下步骤完成:
[0074] 步骤1,膏状钎料的制备:
[0075] 按照质量分数TiH:B=17.6:1将TiH粉与B粉称量后置于球磨机中,加入无水乙醇,在氮气的保护下,进行球磨研磨,得到混合均匀的TiB粉末,然后将混合均匀的TiB粉末与粘
接剂按1:0.2的质量比进行混合,得到膏状钎料,备用;
[0076] 步骤2,箔片的制备:
[0077] 依次用80#、400#、800#、1200#水砂纸将Au箔、Cu箔、Mo箔打磨光亮,然后按照SiCf/SiC母材待焊接面的尺寸进行裁剪,最后采用丙酮超声清洗20min,吹干备用;
[0078] 步骤3,母材清理:
[0079] 依次使用80#、400#、800#、1200#的水砂纸对SiCf/SiC和高温合金GH3536进行机械打磨,得到平整的母材待焊表面,然后采用蒸馏水超声清洗SiCf/SiC,采用丙酮超声清洗高
温合金GH3536,最后在40℃~60℃温度下干燥20min~40min,得到清理后的SiCf/SiC和高
温合金GH3536,备用;
[0080] 步骤4,涂覆:
[0081] 采用丝网印刷方法将步骤1制备的膏状钎料分别均匀涂覆在步骤3清理后的SiCf/SiC和高温合金GH3536待焊接表面,涂覆厚度为20μm,然后将涂覆后的SiCf/SiC和高温合金
GH3536放置于干燥箱中,在40℃下干燥10min~30min,得到涂覆处理后的SiCf/SiC和高温
合金GH3536;
[0082] 步骤5,装配:
[0083] 将步骤2清理后的Au箔、Cu箔、Mo箔按照Au/Cu/Mo/Cu/Au的顺序依次放置在步骤4涂覆处理后的高温合金GH3536母材待焊接表面,然后将步骤4涂覆处理后的SiCf/SiC焊接
面置于上方并对齐,形成待焊接件,焊接件上施加0.5MPa~1MPa的焊接压力,避免焊接过程
中焊接件发生移动;
[0084] 步骤6,焊接:
[0085] 将步骤5装配好的待焊件放置于真空炉中进行钎焊,在真空度为2×10‑6Pa的条件下,升温至975℃~1100℃,保温10min后按照7.5℃/min的降温速度冷却至室温,即完成利
用Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B钎料体系对SiCf/SiC与高温合金GH3536的焊接。
[0086] 将制成后的SiCf/SiC与高温合金GH3536钎焊接头进行剪切强度测试,得到接头的室温剪切强度为73MPa,强度较高并且没有明显的气孔、未焊合等缺陷。
[0087] 将制成后的钎焊接头至于700℃的空气气氛中进行剪切测试,得到钎焊接头的高温剪切强度为43MPa。相比于常规的金基/铜基钎料所得的SiC陶瓷‑合金接头的耐高温性有
明显的提高,性能较佳。
[0088] 实施例3:
[0089] 一种金铜基钎料,具体为一种Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B复合型钎料,由Au箔、Cu箔、Mo箔和膏状钎料组成,Au箔、Cu箔和Mo箔质量比为Au:Cu:Mo=196:63:115,所述膏状钎
料为TiB粉和粘接剂的混合物,TiB粉和粘接剂质量比为TiB粉:粘接剂=1:0.3,所述TiB粉
由TiH粉和B粉制备,TiH粉和B粉质量比为TiH:B=48:1;
[0090] 所述的Au箔、Cu箔、Mo箔的纯度为99%以上;
[0091] 所述的Mo箔厚度为60μm;
[0092] 所述的Au箔厚度为50μm;
[0093] 所述的Cu箔厚度为50μm;
[0094] 所述的膏状钎料厚度为15μm;
[0095] 所述的TiH粉、B粉的粒度为300目,纯度为99%以上;
[0096] 所述的粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物,松油醇与无水乙醇的体积比为5:2;
[0097] 上述的金铜基钎料焊接方法,具体按照以下步骤完成:
[0098] 步骤1,膏状钎料的制备:
[0099] 按照质量分数TiH:B=48:1将TiH粉与B粉称量后置于球磨机中,加入无水乙醇,在氮气的保护下,进行球磨研磨,得到混合均匀的TiB粉末,然后将混合均匀的TiB粉末与粘接
剂按1:0.3的质量比进行混合,得到膏状钎料,备用;
[0100] 步骤2,箔片的制备:
[0101] 依次用80#、400#、800#、1200#水砂纸将Au箔、Cu箔、Mo箔打磨光亮,然后按照SiCf/SiC母材待焊接面的尺寸进行裁剪,最后采用丙酮超声清洗20min,吹干备用;
[0102] 步骤3,母材清理:
[0103] 依次使用80#、400#、800#、1200#的水砂纸对SiCf/SiC和高温合金GH3536进行机械打磨,得到平整的母材待焊表面,然后采用蒸馏水超声清洗SiCf/SiC,采用丙酮超声清洗高
温合金GH3536,最后在40℃~60℃温度下干燥20min~40min,得到清理后的SiCf/SiC和高
温合金GH3536,备用;
[0104] 步骤4,涂覆:
[0105] 采用丝网印刷方法将步骤1制备的膏状钎料分别均匀涂覆在步骤3清理后的SiCf/SiC和高温合金GH3536待焊接表面,涂覆厚度为15μm,然后将涂覆后的SiCf/SiC和高温合金
GH3536放置于干燥箱中,在40℃下干燥10min~30min,得到涂覆处理后的SiCf/SiC和高温
合金GH3536;
[0106] 步骤5,装配:
[0107] 将步骤2清理后的Au箔、Cu箔、Mo箔按照Au/Cu/Mo/Cu/Au的顺序依次放置在步骤4涂覆处理后的高温合金GH3536母材待焊接表面,然后将步骤4涂覆处理后的SiCf/SiC焊接
面置于上方并对齐,形成待焊接件,焊接件上施加0.5MPa~1MPa的焊接压力,避免焊接过程
中焊接件发生移动;
[0108] 步骤6,焊接:
[0109] 将步骤5装配好的待焊件放置于真空炉中进行钎焊,在真空度为2×10‑6Pa的条件下,升温至975℃~1100℃,保温10min后按照7.5℃/min的降温速度冷却至室温,即完成利
用Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B钎料体系对SiCf/SiC与高温合金GH3536的焊接。
[0110] 将制成后的SiCf/SiC与高温合金GH3536钎焊接头进行剪切强度测试,得到接头的室温剪切强度为81MPa,强度较高并且没有明显的气孔、未焊合等缺陷。
[0111] 将制成后的钎焊接头至于700℃的空气气氛中进行剪切测试,得到钎焊接头的高温剪切强度为38MPa。相比于常规的金基/铜基钎料所得的SiC陶瓷‑合金接头的耐高温性有
明显的提高,性能较佳。
[0112] 实施例4:
[0113] 一种金铜基钎料,具体为一种Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B复合型钎料,由Au箔、Cu箔、Mo箔和膏状钎料组成,Au箔、Cu箔和Mo箔质量比为Au:Cu:Mo=196:63:105,所述膏状钎
料为TiB粉和粘接剂的混合物,TiB粉和粘接剂质量比为TiB粉:粘接剂=1:0.6,所述TiB粉
由TiH粉和B粉制备,TiH粉和B粉质量比为TiH:B=94:1;
[0114] 所述的Au箔、Cu箔、Mo箔的纯度为99%以上;
[0115] 所述的Mo箔厚度为55μm;
[0116] 所述的Au箔厚度为50μm;
[0117] 所述的Cu箔厚度为50μm;
[0118] 所述的膏状钎料厚度为25μm;
[0119] 所述的TiH粉、B粉的粒度为300目,纯度为99%以上;
[0120] 所述的粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物,松油醇与无水乙醇的体积比为5:4;
[0121] 上述的金铜基钎料焊接方法,具体按照以下步骤完成:
[0122] 步骤1,膏状钎料的制备:
[0123] 按照质量分数TiH:B=94:1将TiH粉与B粉称量后置于球磨机中,加入无水乙醇,在氮气的保护下,进行球磨研磨,得到混合均匀的TiB粉末,然后将混合均匀的TiB粉末与粘接
剂按1:0.6的质量比进行混合,得到膏状钎料,备用;
[0124] 步骤2,箔片的制备:
[0125] 依次用80#、400#、800#、1200#水砂纸将Au箔、Cu箔、Mo箔打磨光亮,然后按照SiCf/SiC母材待焊接面的尺寸进行裁剪,最后采用丙酮超声清洗20min,吹干备用;
[0126] 步骤3,母材清理:
[0127] 依次使用80#、400#、800#、1200#的水砂纸对SiCf/SiC和高温合金GH3536进行机械打磨,得到平整的母材待焊表面,然后采用蒸馏水超声清洗SiCf/SiC,采用丙酮超声清洗高
温合金GH3536,最后在40℃~60℃温度下干燥20min~40min,得到清理后的SiCf/SiC和高
温合金GH3536,备用;
[0128] 步骤4,涂覆:
[0129] 采用丝网印刷方法将步骤1制备的膏状钎料分别均匀涂覆在步骤3清理后的SiCf/SiC和高温合金GH3536待焊接表面,涂覆厚度为25μm,然后将涂覆后的SiCf/SiC和高温合金
GH3536放置于干燥箱中,在40℃下干燥10min~30min,得到涂覆处理后的SiCf/SiC和高温
合金GH3536;
[0130] 步骤5,装配:
[0131] 将步骤2清理后的Au箔、Cu箔、Mo箔按照Au/Cu/Mo/Cu/Au的顺序依次放置在步骤4涂覆处理后的高温合金GH3536母材待焊接表面,然后将步骤4涂覆处理后的SiCf/SiC焊接
面置于上方并对齐,形成待焊接件,焊接件上施加0.5MPa~1MPa的焊接压力,避免焊接过程
中焊接件发生移动;
[0132] 步骤6,焊接:
[0133] 将步骤5装配好的待焊件放置于真空炉中进行钎焊,在真空度为2×10‑6Pa的条件下,升温至975℃~1100℃,保温10min后按照7.5℃/min的降温速度冷却至室温,即完成利
用Au‑Cu‑Ti‑B/Mo/Au‑Cu‑Ti‑B钎料体系对SiCf/SiC与高温合金GH3536的焊接。
[0134] 将制成后的SiCf/SiC与高温合金GH3536钎焊接头进行剪切强度测试,得到接头的室温剪切强度为94MPa,强度较高并且没有明显的气孔、未焊合等缺陷。
[0135] 将制成后的钎焊接头至于700℃的空气气氛中进行剪切测试,得到钎焊接头的高温剪切强度为33MPa。相比于常规的金基/铜基钎料所得的SiC陶瓷‑合金接头的耐高温性有
明显的提高,性能较佳。