CC復合材料用Ti-Cu合金釬料的試驗研究

C/C復合材料用Ti-Cu合金釬料的

試驗研究

廣州有色金屬研究院焊接材料研究所C/C復合材料具有密度低、強度高、耐高溫、導電性能好、導熱性好、熱膨脹系數(shù)低、斷裂韌性好及耐摩擦磨損的特性，C/C復合材料種類多、性能各異，可以在很多方面中得到應用，如固體火箭發(fā)動機噴管、航天飛機結構部件、飛機及賽車的剎車裝置及熱元件和機械緊固件等

。目前，C/C復合材料的連接以螺栓等機械連接和膠粘為主，這樣的連接方式在實際應用中有很大的局限性。由于炭的熔點很高，不可能利用熔化焊接方法對C/C復合材料進行焊接，而釬焊方法很適宜焊接C/C復合材料。采用Ti-Cu合金釬料真空釬焊C/C復合材料，并對接頭微觀組織和形成機理進行了研究。

1.1試驗材料

1試驗部份

母材為C/C復合材料，其采用化學氣相滲透（CVI）工藝對聚丙烯腈炭纖維預制體增密制備而成，密度1.6~1.8g/cm3。先用砂紙打磨C/C復合材料表面，再放入乙醇溶液中進行超聲波清洗。鋪展試驗用的C/C復合材料坯體需加工成40mm40mm5mm的片狀，釬焊試驗用的坯體需加工成20mm20mm20mm小立方塊狀。釬料原材料為銅塊和鈦金屬塊熔融制備成的不同配比的Ti-Cu合金，做鋪展試驗用的Ti-Cu合金釬料需加工成直徑10mm鈕扣狀；真空釬焊用Ti-Cu合金釬料采用真空熔煉惰性氣體霧化的方法制備成粉狀，然后用有機粘結劑調制成膏狀。1.2試驗方法

鋪展試驗是先將鈕扣狀的Ti-Cu合金釬料（不同Ti含量）放置在片狀C/C復合材料坯體上，再放置到真空釬焊爐中升溫至1200℃保溫5min，然后根據(jù)Ti-Cu合金釬料鋪展情況比較不同Ti含量的釬料在C/C復合材料表面的潤濕性。真空釬焊試驗先將最佳配比的Ti-Cu合金釬料膏體放置在塊狀C/C復合材料坯上，再放置到真空釬焊爐中升溫到1200℃保溫10min，然后隨爐冷卻，取出樣品用做后面的X射線衍射、金相、掃描電鏡和能譜分析的試樣。

2結果和討論

2.1潤濕性

表1不同配比的Ti-Cu合金釬料的鋪展面積

Ti含量w/%鋪展面積/mm2Ti含量w/%鋪展面積/mm20收縮成球狀14436490164118210183631026320211123993091項目名稱項目類別上級撥款自籌經費承擔時間完成情況高品質自動釬焊系列焊膏制備技術及應用國家科研院所技術開發(fā)研究專項資金項目105萬元88萬元2004.6-2006.5通過驗收鑒定無腐蝕中溫鋁焊膏的研究及其應用廣東省科技攻關項目10萬元17.8萬元2005.8-2007.11通過驗收鑒定304不銹鋼真空、保護氣氛釬焊用鎳焊膏的研究與制備廣州市天河區(qū)科技攻關項目15萬元5.3萬元2005.7-2007.7通過驗收鑒定汽車工業(yè)用高品質鋁釬劑的研究與制備廣州市天河區(qū)科技攻關項目20萬元20萬元2006.6-2008.5在研環(huán)保型免清洗助焊劑的開發(fā)研究廣東省社會發(fā)展攻關10萬元21.976萬元2004.7-2006.7函審驗收廣東省綠色無鉛技術路線圖制定分項目－無鉛材料分路線圖編制廣東省前沿技術產業(yè)5萬元2007.3-2008.4在研不銹鋼釬焊關鍵工藝材料國產化技術研究廣東省工業(yè)攻關項目50萬元20萬元2007.11-2009.12在研高強度無銀銅基釬料的制備與應用研究廣州市天河區(qū)科技攻關項目10萬元10萬元2007.10-2009.9在研表3工程技術中心建設期間承擔的國家省市項目

2、對外開放、合作及技術服務對焊接行業(yè)的影響行業(yè)中心對外開放和技術服務的主要模式，一方面是圍繞行業(yè)和應用企業(yè)進行焊接技術推廣和產品應用技術推廣。兩年來，對不銹鋼制品行業(yè)、電熱電器行業(yè)、電子無鉛焊接行業(yè)內的人員170多人進行了多方面的培訓，為廠家解決實際技術問題。另一方面是利用中心的儀器設備對社會開放，為高等院校、科研院所和企業(yè)提供分析測試及新產品試制工作服務，有包括華南理工大學、華中焊接材料廠等十多家單位利用中心的儀器設備開展科研項目研究工作。中心的研發(fā)始終與行業(yè)發(fā)展需求緊密結合，致力于促進行業(yè)競爭力的提升。工程技術中心致力于粉狀、膏狀、絲狀焊接材料的開發(fā)與應用研究，開發(fā)出了質優(yōu)價廉的相關焊接材料，成功替代了進口產品，同時幫助客戶解決焊接工藝的難題，使客戶實現(xiàn)了規(guī)?；a。促進了相關產業(yè)向前發(fā)展，取得了巨大的社會效益。3、同高校、企業(yè)合作對焊接行業(yè)的影響

(1)與有關高校、企業(yè)組成產、學、研的聯(lián)合體，充分發(fā)揮各自技術優(yōu)勢，聯(lián)合攻關，解決一些行業(yè)中存在的共性、關鍵技術問題。(2)可以利用中心的研發(fā)平臺，綜合高校和企業(yè)的優(yōu)勢聯(lián)合培養(yǎng)人才。中心與華南理工大學及中南大學利用中心的研發(fā)平臺共同培養(yǎng)研究生共4名；中心組織釬焊技術培訓班，為企業(yè)培養(yǎng)釬焊技術人才；中心在建設期間，與華南理工大學機械與汽車工程學院焊接技術研究所簽訂了合作意向書，進行科技研發(fā)、人才培養(yǎng)、技術培訓等合作。通過合作，使華南理工大學輝煌的焊接領域再次崛起，做到共同發(fā)展、共同進步。在焊接行業(yè)真正起到領頭軍的作用。

三、行業(yè)中心發(fā)展的計劃1、完善焊接行業(yè)的科研、服務平臺現(xiàn)在華南地區(qū)，涉及焊接的領域非常之廣范，如電熱電器、汽車、電子、IT制造業(yè)、不銹鋼餐具、五金制品等等，而這些企業(yè)往往缺乏專業(yè)研發(fā)力量，因此他們在新產品、新技術更新?lián)Q代上都跟不上國際的步伐，而且還受到一些專利的限制，使我國企業(yè)在國際上缺少了競爭力。作為行業(yè)中心，必須肩負起研究新產品、新技術的責任，解決行業(yè)共性技術難題，中心今后的發(fā)展目標不僅僅局限于釬焊，還需擴及到熔焊、摩擦焊、擴散焊等所有焊接領域，焊接材料的研發(fā)不僅僅局限于普通焊接材料，還將研發(fā)納米、非晶釬焊材料，還將要更加深入進行多種焊接工藝、設備等的研究開發(fā)。行業(yè)中心的科研、服務平臺真正能做到引領焊接行業(yè)的發(fā)展。2、建立焊接行業(yè)的檢測中心，做行業(yè)標準的制定者目前，我省的焊接加工制造及焊接材料生產企業(yè)中，絕大部分焊接材料及焊接生產企業(yè)各有各的質量檢測方法與質量標準，沒有統(tǒng)一的評判準則，更沒有行業(yè)標準規(guī)范，遇到貿易糾紛時，則各持己見，互不相讓，對企業(yè)相互競爭與技術提升極為不利。而且焊接質量對工業(yè)安全非常重要，比如汽車焊接件如果有焊接缺陷就存在很大的安全隱患。因此，建立我市釬焊材料及釬焊質量檢測與評價平臺、規(guī)范行業(yè)質量標準，規(guī)范市場，并指導企業(yè)選用更合理的焊接材料和工藝，做到節(jié)能降耗、綠色環(huán)保，對促進我市、我省相關企業(yè)發(fā)展有著極其重要的意義。3、焊接行業(yè)人才培養(yǎng)基地中心將繼續(xù)組織力量，為焊接領域企業(yè)舉辦釬焊技術培訓班，為行業(yè)培訓技術人才。而且要和高校聯(lián)合培養(yǎng)焊接的碩士、博士，成立博士后流動站，為行業(yè)培養(yǎng)更多的高素質科研人才，推動焊接行業(yè)更好更快的向前發(fā)展。4、建立焊接企業(yè)會員制

為了使行業(yè)中心更好地持之以恒的發(fā)展，中心擬建立行業(yè)會員制，根據(jù)會員企業(yè)發(fā)展需求及需要向其提供的服務內容，會員單位交納適量的會費，作為行業(yè)中心良性循環(huán)的部分運行經費支持。同時為了更進一步充實行業(yè)中心科研開發(fā)、技術服務力量，除培養(yǎng)、引進專業(yè)技術人才外，還將計劃通過聘請國內外焊接學科的知名專家、學者做技術顧問，進一步提升中心的科技創(chuàng)新能力。5、開展與國際交流合作

加強國際上的合作與交流將是今后中心重點工作任務之一。英國TWI公司是國際著名的從事材料焊接及其它相關技術的研究單位，目前擁有員工550名，3500多家工業(yè)會員公司，精通10000多項焊接專業(yè)技術，在全世界材料焊接技術的發(fā)展進程中，一直起著舉足輕重的作用。我們焊接行業(yè)中心與TWI目前已初步達成合作意向，旨在通過今后雙方的緊密合作，我們可以借鑒對方的經驗，促動我們中心的快速發(fā)展。總之，通過政府的支持和依托單位的努力，近年內將焊接材料工程技術研究中心進一步發(fā)展壯大，將改變我國焊接技術、科研“北強（哈工大為代表的）南弱”的局面，有利于提升我省、我市在焊接領域上的科研、學術水平。爭取建立我省焊接材料工程技術中心。四、對廣州市行業(yè)中心試點工作的建議1、硬件設施和人才建設要繼續(xù)加強。焊接材料行業(yè)中心在市科技局領導的關懷和我們有色院同仁的共同努力下，已經開始誕生和逐漸長大，為了今后能健康快速的成長，需要不斷加強營養(yǎng)。我們的行業(yè)中心的硬件建設，在國內已經處于領先水平，但是對比國外同行（例如英國TWI等）還有很大差距，行業(yè)中心作為行業(yè)的領軍力量，將來直接面對的競爭者就是這些國外科研機構，因此我們要不斷加強我們的硬件設施和人才儲備，這些都需要上級領導的大力支持。2、行業(yè)中心的運行需要上級領導的統(tǒng)籌和協(xié)調。由于焊接技術在各個行業(yè)領域都有廣泛的應用，行業(yè)中心在運行的過程中除了涉及焊接行業(yè)本身外，還需要更多相關行業(yè)的協(xié)作，我們需要了解客戶需求，市場動態(tài)，我們的科研和服務要有針對性和實效性，由于涉及部門和行業(yè)眾多，在前期的運作過程中我們需要上級領導的統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調一致，使行業(yè)中心真正有效地服務于各行業(yè)領域，同時自身也在服務的過程中不斷成長。3、行業(yè)中心需要有持續(xù)的運行經費。行業(yè)中心建成以后，除了要繼續(xù)增加設備投入和人才引進外，行業(yè)中心的運行需要