C/SiC复合材料与GH99的钎焊工艺及机理研究
发布时间：2025-01-11 02:53
C/Si C复合材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗热震性等突出优点。实现其与GH99的连接可以制成高超声速飞行器翼舵构件,具有重要的现实意义。C/Si C与GH99钎焊时,GH99溶解的Ni与C/Si C剧烈反应,生成大量脆性化合物相。为控制界面反应,减少脆性化合物生成,本文采用Nb做阻隔层,配制Ni Cr Nb与Ti Co两种钎料,研究了工艺参数对接头组织及力学性能的影响,并从热力学角度分析了界面反应过程。为缓解C/Si C与GH99线胀系数差异在接头中产生的残余应力,设计了网状中间层,并通过计算分析了中间层对接头残余应力的缓解机制。C/Si C与GH99直接钎焊时,Ni与Si C基体发生反应形成Ni-Si化合物,同时Ni原子可通过Ni-Si相向Si C中扩散,推动Ni-Si C反应持续进行,生成大量Ni-Si化合物恶化接头性能。为了抑制Ni与C/Si C的过度反应,本文提出在C/Si C与GH99之间添加Nb箔作为阻隔性中间层,阻隔GH99侧Ni向C/Si C处扩散,控制Ni与Si C基体的过度反应。采用Ni Cr Nb/Nb/BNi5为中间层钎焊C/Si C与GH99时,C...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 C/SiC复合材料与GH99 的焊接性分析
1.3 C/SiC复合材料的连接研究现状
1.3.1 扩散连接
1.3.2 钎焊连接
1.4 SiC陶瓷的研究现状
1.4.1 金属在SiC陶瓷表面的润湿行为
1.4.2 SiC陶瓷界面反应类型
1.5 本课题的研究内容
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备与方法
2.2.1 钎焊设备
2.2.2 试验方法
2.3 微观组织分析及力学性能测试
2.3.1 组织分析
2.3.2 接头力学性能测试
第3章 中间层设计及NiCrNb钎料钎焊界面分析
3.1 引言
3.2 未添加阻隔层钎焊性研究及Ni对界面反应的影响
3.2.1 TiNi钎料钎焊界面组织分析
3.2.2 NiCrNb钎料钎焊界面组织分析
3.3 添加阻隔中间层钎焊C/SiC与GH99
3.3.1 NiCrNb钎料钎焊C/SiC/Nb/GH99 接头界面组织
3.3.2 C/SiC/Nb接头界面元素分布
3.3.3 Ni-Si产物的热力学计算
3.3.4 GH99/Nb界面组织分析
3.4 钎焊参数对C/SiC/Nb界面结构的影响
3.4.1 钎焊温度对C/SiC/Nb界面结构的影响
3.4.2 保温时间对C/SiC/Nb界面结构的影响
3.5 钎焊接头力学性能及断裂模式
3.5.1 钎焊温度对接头力学性能的影响
3.5.2 保温时间对接头力学性能的影响
3.5.3 接头断口形貌
3.6 Ni-Si反应层形成机理与接头形成过程分析
3.7 本章小结
第4章 TiCo钎料钎焊C/SiC与GH99
4.1 引言
4.2 Ti-Co钎料的配制与钎料配比的选择
4.3 Ti-Co钎料钎焊C/SiC与GH99 典型界面
4.4 钎焊参数对C/SiC/Nb界面结构的影响
4.4.1 钎焊温度对C/SiC/Nb界面结构的影响
4.4.2 保温时间对C/SiC/Nb界面结构的影响
4.5 钎焊接头力学性能及断裂模式
4.5.1 钎焊温度对接头力学性能的影响
4.5.2 保温时间对接头力学性能的影响
4.5.3 接头断口组织与 3D形貌
4.6 反应体系活度计算
4.6.1 Ti-Co液态钎料中原子活度计算
4.6.2 NiCrNb液态钎料中原子活度计算
4.7 本章小结
第5章 网状中间层钎焊及残余应力分析
5.1 引言
5.2 网状中间层材料及结构设计
5.3 添加网状中间层的钎焊界面
5.3.1 典型界面组织
5.3.2 孔隙率对界面组织及力学性能的影响
5.4 界面残余应力的计算
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
本文编号：4025824
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 C/SiC复合材料与GH99 的焊接性分析
1.3 C/SiC复合材料的连接研究现状
1.3.1 扩散连接
1.3.2 钎焊连接
1.4 SiC陶瓷的研究现状
1.4.1 金属在SiC陶瓷表面的润湿行为
1.4.2 SiC陶瓷界面反应类型
1.5 本课题的研究内容
第2章 试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.2 试验设备与方法
2.2.1 钎焊设备
2.2.2 试验方法
2.3 微观组织分析及力学性能测试
2.3.1 组织分析
2.3.2 接头力学性能测试
第3章 中间层设计及NiCrNb钎料钎焊界面分析
3.1 引言
3.2 未添加阻隔层钎焊性研究及Ni对界面反应的影响
3.2.1 TiNi钎料钎焊界面组织分析
3.2.2 NiCrNb钎料钎焊界面组织分析
3.3 添加阻隔中间层钎焊C/SiC与GH99
3.3.1 NiCrNb钎料钎焊C/SiC/Nb/GH99 接头界面组织
3.3.2 C/SiC/Nb接头界面元素分布
3.3.3 Ni-Si产物的热力学计算
3.3.4 GH99/Nb界面组织分析
3.4 钎焊参数对C/SiC/Nb界面结构的影响
3.4.1 钎焊温度对C/SiC/Nb界面结构的影响
3.4.2 保温时间对C/SiC/Nb界面结构的影响
3.5 钎焊接头力学性能及断裂模式
3.5.1 钎焊温度对接头力学性能的影响
3.5.2 保温时间对接头力学性能的影响
3.5.3 接头断口形貌
3.6 Ni-Si反应层形成机理与接头形成过程分析
3.7 本章小结
第4章 TiCo钎料钎焊C/SiC与GH99
4.1 引言
4.2 Ti-Co钎料的配制与钎料配比的选择
4.3 Ti-Co钎料钎焊C/SiC与GH99 典型界面
4.4 钎焊参数对C/SiC/Nb界面结构的影响
4.4.1 钎焊温度对C/SiC/Nb界面结构的影响
4.4.2 保温时间对C/SiC/Nb界面结构的影响
4.5 钎焊接头力学性能及断裂模式
4.5.1 钎焊温度对接头力学性能的影响
4.5.2 保温时间对接头力学性能的影响
4.5.3 接头断口组织与 3D形貌
4.6 反应体系活度计算
4.6.1 Ti-Co液态钎料中原子活度计算
4.6.2 NiCrNb液态钎料中原子活度计算
4.7 本章小结
第5章 网状中间层钎焊及残余应力分析
5.1 引言
5.2 网状中间层材料及结构设计
5.3 添加网状中间层的钎焊界面
5.3.1 典型界面组织
5.3.2 孔隙率对界面组织及力学性能的影响
5.4 界面残余应力的计算
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
本文编号：4025824
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