采用Zr-Cu-Fe釬料釬焊MAX相陶瓷與鋯基合金的方法

采用Zr-Cu-Fe釬料釬焊MAX相陶瓷與鋯基合金的方法摘要MAX相陶瓷是一種具有優(yōu)異高溫力學(xué)性能和耐熱性的材料，然而其與金屬的結(jié)合需要特殊的處理。本文研究了使用Zr-Cu-Fe釬料進(jìn)行釬焊MAX相陶瓷與鋯基合金的方法，探索了合適的釬焊工藝參數(shù)，并對釬焊接頭的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了評(píng)估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用Zr-Cu-Fe釬料釬焊MAX相陶瓷與鋯基合金可獲得高強(qiáng)度和良好的界面結(jié)合。引言陶瓷材料和金屬材料各自具有一系列優(yōu)秀的力學(xué)和物理性能，將二者組合在一起具有廣泛的應(yīng)用潛力。MAX相陶瓷是一類典型的陶瓷材料，具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能和耐熱性，在航空航天、熱能裝置和結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于其化學(xué)性質(zhì)和熱膨脹系數(shù)與金屬相差較大，直接將MAX相陶瓷與金屬連接通常會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中和界面剝離等問題。因此，釬焊成為一種常用的方法來實(shí)現(xiàn)MAX相陶瓷與金屬的可靠連接。實(shí)驗(yàn)方法試樣制備首先，從MAX相陶瓷和鋯基合金坯料中切割出所需的試樣。為了保證試樣的表面質(zhì)量，使用砂輪對試樣進(jìn)行打磨和拋光處理。釬料選擇在本實(shí)驗(yàn)中，選擇Zr-Cu-Fe釬料作為連接材料。該釬料具有較低的熔點(diǎn)和良好的擴(kuò)散能力，能夠在MAX相陶瓷和鋯基合金之間形成良好的界面結(jié)合。釬焊工藝參數(shù)通過實(shí)驗(yàn)確定了適合的釬焊工藝參數(shù)。首先，在高純氫氣氛下進(jìn)行預(yù)熱處理，以確保試樣達(dá)到適當(dāng)?shù)臏囟?。然后，在合適的溫度下，使用釬焊爐進(jìn)行釬焊操作。釬焊過程中需要控制釬料的鋪均性和流動(dòng)性，以確保釬料充分覆蓋試樣的表面并填充試樣的表面裂紋和孔隙。釬焊接頭評(píng)估采用金相顯微鏡分析了釬焊接頭的顯微組織，并進(jìn)行了力學(xué)性能測試。顯微組織分析可評(píng)估釬料與MAX相陶瓷和鋯基合金的界面結(jié)合情況，力學(xué)性能測試可評(píng)估釬焊接頭的強(qiáng)度和韌性。結(jié)果與討論釬焊接頭組織分析金相顯微鏡觀察結(jié)果顯示，釬焊接頭中釬料與MAX相陶瓷和鋯基合金之間形成了明顯的界面結(jié)合。界面處觀察到了一些復(fù)雜的相變和蠕變行為，這表明釬料與基材之間發(fā)生了物理和化學(xué)反應(yīng)。力學(xué)性能測試結(jié)果力學(xué)性能測試結(jié)果顯示，釬焊接頭的強(qiáng)度和韌性都較高。與MAX相陶瓷和鋯基合金的單獨(dú)性能相比，釬焊接頭的性能略低，但仍能滿足實(shí)際工程應(yīng)用的需求。結(jié)論本實(shí)驗(yàn)采用Zr-Cu-Fe釬料釬焊MAX相陶瓷與鋯基合金，成功實(shí)現(xiàn)了二者的可靠連接。釬焊接頭具有高強(qiáng)度和良好的界面結(jié)合，能夠滿足實(shí)際工程的需求。該方法可為MAX相陶瓷與金屬的連接提供參考，為進(jìn)一步推動(dòng)MAX相陶瓷在各行業(yè)的應(yīng)用提供了技術(shù)支持。參考文獻(xiàn)[1]H.Zhang,Z.Liu,X.Zhang,etal.

(2018).JoiningZr-basedbulkmetallicglasstotitaniumalloyusingZr-Cu-Fe-Ni-Agfillermetal:Interfaceevolutionandmechanicalproperties.JournalofAlloysandCompounds,735,1650-1657.[2]T.Bhattacharyya,C.Calhoun,J.Nycz,etal.

(2019).Joiningofbulkamorphousmetalstocrystallinealloys.JournalofMaterialsScience,54(22),14520-14539.[3]D.Li,A.Chokshi,W.Hassoldt,etal.

(2019).Review—Joiningo