一种高强度、抗热震的C/C复合材料-金属Mo曲面连接接头的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度、抗热震的C/C复合材料

【技术实现步骤摘要】
一种高强度、抗热震的C/C复合材料
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金属Mo曲面连接接头的制备方法


[0001]本专利技术属于C/C复合材料
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金属Mo接头制备
，涉及一种高强度、抗热震的曲面连接接头的制备方法，具体涉及一种高强度、抗热震的C/C复合材料
‑
金属Mo曲面连接接头的制备方法。

技术介绍

[0002]碳/碳(C/C)复合材料具有低密度、高比强度和高导热等一系列优异的性能，但由于其较大的脆性，较长的制备周期和复杂的制备工艺制约了其实际应用。因此，直接制备大尺寸且具有复杂形状的C/C复合材料构件具有极大的难度和极高的成本，这严重限制了C/C复合材料的实际应用，尤其是复杂形状结构件中的应用。
[0003]针对上述问题，将C/C复合材料与其自身或其它材料相连接，通过预先制备具有简单形状的小尺寸构件，最终将小尺寸构件连接成具有复杂形状的大尺寸结构件，被认为是一种行之有效的策略。其中，钎焊连接技术对母材损伤较小，可获得较高强度和耐高温的接头，常被应用于C/C复合材料和金属等其它材料的连接。目前国内外对C/C复合材料和金属钎焊连接的研究集中于平面连接(即母材连接面为平面)，对具有异形连接面母材的连接研究较少。然而，在轻质散热领域中，高导热C/C复合材料翅片和金属(Mo、不锈钢、Ti合金等)热管的钎焊连接通常涉及曲面连接，曲面连接与平面连接具有极大差异。相比于平面连接，曲面连接中接头钎缝的各个区域之间存在高度差，钎焊过程中不同区域钎料液的流动和凝固行为具有较大差异，从而易在接头中形成孔隙等缺陷，极大地影响接头的连接质量，进而对接头的室温剪切强度和抗热震性能具有不利影响。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种高强度、抗热震的C/C复合材料
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金属Mo曲面连接接头的制备方法，以解决现有技术制备的曲面连接接头易形成孔隙，导致接头的室温剪切强度和抗热震性能较差的技术问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术公开了一种高强度、抗热震的C/C复合材料
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金属Mo曲面连接接头的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)制备钎料浆：
[0008]通过研磨制备Ti改性的BNi
‑
5复合钎料粉，然后加入粘结剂，搅拌均匀，制得钎料浆；
[0009]2)制备接头预结构：
[0010]将钎料浆涂刷在C/C复合材料和金属Mo的曲面连接面表面以及泡沫镍的两面，在C/C复合材料和金属Mo的连接面之间插入泡沫镍，使用夹具对C/C复合材料和金属Mo的外表面均匀施加作用力直至钎料浆从连接处的四周被挤出，此时三者被压实；刮去被挤出的钎
料浆，形成“三明治”状的接头预结构；
[0011]3)真空钎焊处理：
[0012]对步骤2)制得的接头预结构进行真空钎焊处理，制得高强度、抗热震的曲面连接接头。
[0013]优选地，步骤1)中，Ti改性的BNi
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5复合钎料粉中Ti的质量分数为2.5％～10％。
[0014]优选地，步骤1)中，Ti改性的BNi
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5复合钎料粉的粒度为15～80μm。
[0015]优选地，步骤1)中，粘接剂由白凡士林和液体石蜡按照质量比为1:1配制而成。
[0016]优选地，复合钎料粉与粘接剂的用量比为30:1～10:1。
[0017]优选地，步骤2)中，将泡沫镍剪裁至与C/C复合材料和金属Mo的曲面连接面相同尺寸，然后浸没于0.1～1M的稀盐酸溶液中超声处理5～15min，再在超纯水中超声处理5～15min以去除泡沫镍表面杂质，干燥、备用。
[0018]进一步优选地，使用的泡沫镍的厚度为0.3～1.6mm。
[0019]优选地，C/C复合材料采用2.5D的C/C复合材料，密度≥1.4g/cm3。
[0020]优选地，步骤3)中，在1180～1380℃的加热温度下真空钎焊处理，保温时间为5～60min。
[0021]优选地，自室温起，以2～10℃/min的速率升温至加热温度。
[0022]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0023]本专利技术公开的高强度、抗热震的C/C复合材料
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金属Mo曲面连接接头的制备方法，在C/C复合材料和金属Mo的连接面之间插入泡沫镍，钎焊过程初期(钎料熔化阶段)会将液相钎料分割成多个区域(熔池)，一定程度上抑制了钎料浆的流动，避免其在接头的边缘大量溢出，随着钎焊过程中连接温度的升高，引入的泡沫镍不断受到液相钎料的侵蚀，逐渐溶解并形成液相，进而对接头中的钎料液进行补充，因此可以有效避免曲面连接接头中孔隙等缺陷的形成，从而显著提高曲面连接接头的剪切强度和抗热震性能。相比于未引入泡沫镍的曲面连接接头，本专利技术曲面连接接头的剪切强度提升45％以上，10次1100℃
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室温热震后接头强度提升～200％。本专利技术制备方法简单、无污染，可在相对较低的钎焊温度(≤1500℃)下制备具有较高室温剪切强度和良好抗热震性能(室温
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1100℃)的曲面连接接头；接头的制备周期较短，与红外钎焊、电子束焊、摩擦焊等方法相比，对设备的要求较低，成本较低。
附图说明
[0024]图1为未引入泡沫镍时曲面连接接头横截面微观形貌照片(a
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f)；其中，a为低倍照片；b为完整接头照片；c为近Mo侧区域的放大照片；d、e为孔隙附近区域的放大照片；f为近C/C复合材料侧区域的放大照片；
[0025]图2为引入泡沫镍后曲面连接接头外表面光学照片(a)以及横截面微观形貌照片(b
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f)；其中，a为外表面光学照片；b为横截面微观形貌低倍照片；c为钎缝底部区域的完整接头照片；d为钎缝底部区域的近Mo侧区域的放大照片；e为钎缝底部区域的Niss层附近区域的放大照片；f为钎缝底部区域的近C/C复合材料侧区域的放大照片；
[0026]图3为未引入和引入泡沫镍后曲面连接接头的室温剪切强度a和10次1100℃
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室温热震后接头的强度保持率b结果图。
具体实施方式
[0027]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0028]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度、抗热震的C/C复合材料
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金属Mo曲面连接接头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备钎料浆：通过研磨制备Ti改性的BNi
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5复合钎料粉，然后加入粘结剂，搅拌均匀，制得钎料浆；2)制备接头预结构：将钎料浆涂刷在C/C复合材料和金属Mo的曲面连接面表面以及泡沫镍的两面，在C/C复合材料和金属Mo的连接面之间插入泡沫镍，使用夹具对C/C复合材料和金属Mo的外表面均匀施加作用力直至钎料浆从连接处的四周被挤出，然后刮去被挤出的钎料浆，形成“三明治”状的接头预结构；3)对接头预结构进行真空钎焊处理，制得高强度、抗热震的曲面连接接头。2.根据权利要求1所述的高强度、抗热震的C/C复合材料
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金属Mo曲面连接接头的制备方法，其特征在于，步骤1)中，Ti改性的BNi
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5复合钎料粉中Ti的质量分数为2.5％～10％。3.根据权利要求1所述的高强度、抗热震的C/C复合材料
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金属Mo曲面连接接头的制备方法，其特征在于，步骤1)中，Ti改性的BNi
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5复合钎料粉的粒度为15～80μm。4.根据权利要求1所述的高强度、抗热震的C/C复合材料
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金属Mo曲面连接接头的制备方法，其特征在于，步骤1)中，粘接剂由白凡士林和液体石蜡按照质量比为1:1配制而成。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琛，周磊，闫宁宁，李棚辉，梁迎光，
申请(专利权)人：无锡博智复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：