机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (21): 437-445.doi: 10.3901/JME.2025.11.437
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杨佳1, 张守壮1, 鲁旋1, 徐新1, 王策1, 林盼盼1, 梅寒2, 刘悦2, 何鹏1, 林铁松1
YANG Jia1, ZHANG Shouzhuang1, LU Xuan1, XU Xin1, WANG Ce1, LIN Panpan1, MEI Han2, LIU Yue2, HE Peng1, LIN Tiesong1
摘要: 针对SiCf/SiC复合材料与钴基高温合金连接中存在的应力大及界面反应难控制的问题,制备了CuTi+NbB2复合钎料并探究了Ti含量、NbB2含量对接头界面微观组织以及力学性能的影响规律,最终实现了SiCf/SiC复合材料与钴基高温合金的成功连接。接头典型组织为GH5188/Cu+(Co, Ni, Cu)Ti2+TiC0.5/Cu+(Ni, Co, Cu)Ti+(Co, Ni, Cu)TiSi+TiC0.5/TiC0.5+Cr2C3/ SiC+Cu/SiCf/SiC。随着Ti含量的增加,母材反应程度加剧,界面主要产物由碳化物转变为硅-钛-镍三元相。而随着NbB2含量的增加,金属侧钎料区的厚度也明显减小,而陶瓷侧钎料区的厚度有明显增加,焊缝产物逐渐从CoTi2转变为CoTi(Si)相。NbB2第二相作为形核点使得反应相在钎缝中的分布也更为均匀,而非富集在界面处;同时有限元结果也表明其存在能够有效地降低接头的残余应力。接头在1 050 ℃/10 min,0.1 wt% NbB2的条件下获得了最优的接头强度,其值达到72 MPa,强度是不加NbB2的1.2倍。陶瓷侧断口主要分为两个区域:填充区域以及TiC0.5、Cu-C反应层失效而带来的断裂区域。通过陶瓷颗粒增强的方式设计了复合铜基钎料,首次实现了SiCf/SiC复合材料与钴基高温合金的可靠连接并明晰了相关机制,为后续航空发动机热端部件的研发与制造提供了理论基础。
中图分类号: