一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法

本发明涉及一种陶瓷/镍基高温合金的连接方法。

背景技术：

1、陶瓷具有优良的高温性能，但是由于本身所固有的脆性，难以制作大而复杂的构件。金属材料塑性好且易于加工成型，但是与陶瓷相比，其耐磨损、抗蠕变性能相对较差。因此，将陶瓷和高温合金通过连接制备成复合构件并应用于高温场合将具有重大的应用价值，但是热失配的问题是连接过程中最大的障碍。部分瞬间液相扩散方法具备钎焊与扩散连接的优点，可获得连接温度低于服役温度的耐高温接头，是一种具有发展前景的连接方法。以该方法为基础，通过引入硬质中间层和多孔及网状结构，进一步改善残余应力的分布，可以实现对接头的改进，提高接头的连接强度。

技术实现思路

1、本发明是要解决目前氮化硅陶瓷/镍基高温合金耐高温接头力学性能较差的技术问题，而提供一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法。

2、本发明的氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法是按以下步骤进行的：

3、一、金属母材镍基高温合金用水砂纸处理待焊面的氧化层和肉眼可见的粗划痕，再依次用600号、800号和1000号的金相砂纸打磨至表面无明显的划痕，最后用粒度为0.5μm的金刚石颗粒进行抛光使金属待焊面光亮；

4、二、将母材氮化硅陶瓷在400#金刚石磨盘上粗磨将样品表面磨平，然后用w3.5的金刚石研磨膏在一块平整的玻璃上进行研磨直到氮化硅待焊面无明显线切割痕迹，再用w1的研磨膏研磨直至氮化硅陶瓷表面光亮为止；

5、将上述处理后的母材氮化硅陶瓷和母材镍基高温合金一起放进超声波清洗器中清洗；

6、三、将中间连接层加工成与母材待焊接表面相同的形状，然后将中间连接层超声清洗，放入烘箱中烘干；

7、所述的中间连接层是由上层金属、中层金属和下层金属组成，上层金属的厚度为5μm～20μm，中层金属的厚度为20μm～500μm，下层金属的厚度为250μm～600μm；其中上层金属为ti箔；中层金属为cu箔；下层金属为ni箔/cu箔、ni箔/mo箔/ni箔/cu箔、ni泡沫/cu箔或ni网/cu箔；

8、四、在母材镍基高温合金的待焊接表面上依次放置下层金属、中层金属和上层金属，在上层金属上放置母材氮化硅陶瓷待焊接表面，下层金属中的cu箔挨着母材镍基高温合金的待焊接表面；母材和中间连接层以及中间连接层的各层之间均通过粘结剂固定，各层间形成紧配合；

9、五、将步骤四中装配好的待焊工件放入真空加热炉中，在真空条件下将温度从室温升至300℃～310℃并保温30min～35min确保粘结剂完全挥发；随后升温至1100℃～1200℃并保温10min～15min；最后缓慢降低温度到300℃～310℃，最后随炉冷却至室温，完成陶瓷与金属的钎焊；步骤五的整个过程均在真空条件下完成。

10、本发明旨在获得界面良好的陶瓷-高温合金接头，采用复合中间层进行部分瞬时液相连接，获得耐高温的接头，实现氮化硅陶瓷/gh4169合金耐高温接头。

11、本发明方法操作简单，焊前不需要对待焊试样表面进行任何改性处理即可实现陶瓷与金属的直接钎焊，通过中间层的加入即可实现陶瓷和金属的有效连接。

技术特征：

1.一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法是按以下步骤进行的：

2.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤一中所述的镍基高温合金为gh4169镍基合金。

3.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤二中将上述处理后的母材氮化硅陶瓷和母材镍基高温合金一起放进超声波清洗器中，用无水酒精分别清洗10min～15min。

4.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤三中将中间连接层加工成与母材待焊接表面相同的形状，然后将中间连接层放入无水乙醇中超声清洗2min～3min。

5.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤四中所述的粘结剂为502胶。

6.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤五中的真空度在1×10-2pa以下。

7.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤五中先以10℃/min将温度从室温升至300℃～310℃并保温30min～35min。

8.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤五中随后以10℃/min的升温速率升温至1100℃～1200℃并保温10min～15min。

9.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤五中最后以5℃/min的速率降低温度到300℃～310℃。

10.根据权利要求8所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤五中随后以10℃/min的升温速率升温至1100℃并保温10min。

技术总结一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，涉及一种陶瓷/镍基高温合金的连接方法。本发明是要解决目前氮化硅陶瓷/镍基高温合金耐高温接头力学性能较差的技术问题。本发明旨在获得界面良好的陶瓷‑高温合金接头，采用复合中间层进行部分瞬时液相连接，中间连接层由上层金属、中层金属和下层金属组成，其中上层金属为Ti箔；中层金属为Cu箔；下层金属为Ni层及相关金属层，获得耐高温的接头，实现氮化硅陶瓷/GH4169合金耐高温接头。本发明方法操作简单，焊前不需要对待焊试样表面进行任何改性处理即可实现陶瓷与金属的直接钎焊，通过中间层的加入即可实现陶瓷和金属的有效连接。技术研发人员：张杰,文粤,孙良博,刘春凤受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1