C/SiC陶瓷基復(fù)合材料與鈮合金釬焊機(jī)理研究

張枝梅，張權(quán)明

（西安航天發(fā)動(dòng)機(jī)廠，陜西西安710100）

0 引言

C/SiC陶瓷基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高比強(qiáng)度、耐高溫等諸多優(yōu)異性能，可以滿足1 650℃以下長(zhǎng)壽命，2 000℃以下有限壽命的使用要求。應(yīng)用于熱結(jié)構(gòu)及熱防護(hù)能夠簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，顯著降低系統(tǒng)重量，提高系統(tǒng)性能。復(fù)合材料構(gòu)件在液體/固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室噴管、噴管擴(kuò)張段、超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道和燃燒室、飛行器（頭錐、機(jī)翼、迎風(fēng)面）表面熱防護(hù)等領(lǐng)域已通過環(huán)境考核或取得工程實(shí)際應(yīng)用。工程上，C/SiC陶瓷基復(fù)合材料構(gòu)件已與金屬 (鈮合金、鈦合金、不銹鋼、高溫合金等)實(shí)現(xiàn)可靠連接和應(yīng)用，因此，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料與金屬材料的可靠連接是推動(dòng)C/SiC陶瓷基復(fù)合材料工程化應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于C/SiC陶瓷基復(fù)合材料與金屬材料在物理、化學(xué)性能等方面存在著較大差異，從而使得其可靠連接面臨諸多困難。

C/SiC陶瓷基復(fù)合材料與金屬的連接目前主要有機(jī)械連接和焊接兩種。機(jī)械連接界面是機(jī)械力作用，接頭氣密性差，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。考慮到C/SiC陶瓷基復(fù)合材料較高的使用溫度及可靠性因素，一般認(rèn)為焊接更合理。常用的焊接方法主要有：活性釬焊法、擴(kuò)散焊法和化學(xué)氣相沉積法。其中，活性釬焊可在無(wú)壓或小壓力下進(jìn)行，工藝簡(jiǎn)單、焊接性能好。活性釬焊法就是向釬焊料中加入能與陶瓷反應(yīng)的活性金屬（如Ti、Zr、Hf、Mo等）的釬焊方式。

1 釬焊機(jī)理

C/SiC陶瓷基復(fù)合材料由于具有非常穩(wěn)定的電子配位結(jié)構(gòu)，很難被熔化的金屬所潤(rùn)濕，普通的金屬焊料對(duì)C/SiC陶瓷基復(fù)合材料表面是不潤(rùn)濕的，通常在普通焊料中加入活性元素，通過活性元素在陶瓷中的擴(kuò)散、滲透以及界面反應(yīng)使液態(tài)金屬在陶瓷上浸潤(rùn)和粘附，從而增加二者的相容性。……