【摘 要】
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Ti3SiC2陶瓷同时具有陶瓷与金属的优点,良好的导电导热性能、抗热震性能及优良的耐腐蚀性能,主要应用于航空航天和核能领域。TC11合金具有低弹性模量和高的耐腐蚀性能,被广泛应用于航空航天和医学领域。实现Ti3SiC2陶瓷与TC11合金的连接,可以充分发挥二者之间的优势,拓宽材料的应用领域。本课题采用添加Ti和Cu中间层扩散连接的方法,得到力学性能优良的扩散连接接头,并且分析扩散接头形成过程及机理
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Ti3SiC2陶瓷同时具有陶瓷与金属的优点,良好的导电导热性能、抗热震性能及优良的耐腐蚀性能,主要应用于航空航天和核能领域。TC11合金具有低弹性模量和高的耐腐蚀性能,被广泛应用于航空航天和医学领域。实现Ti3SiC2陶瓷与TC11合金的连接,可以充分发挥二者之间的优势,拓宽材料的应用领域。本课题采用添加Ti和Cu中间层扩散连接的方法,得到力学性能优良的扩散连接接头,并且分析扩散接头形成过程及机理。采用Ti中间层扩散连接Ti3SiC2陶瓷时,随着扩散温度和保温时间的增加,接头界面处会出现微小裂纹;随着Ti中间层厚度增加,剩余的Ti含量增加,总的扩散层厚度变大;接头抗剪强度随着扩散连接温度的升高、保温时间的延长及Ti中间层厚度的增加表现为先增加后减小,在1100°C-60min-20MPa条件下进行连接时,典型接头界面组织为Ti3SiC2/Ti5Si3Cx/TiSi/Ti5Si4/TiAl2/TiAl/Ti3Al/α-Ti/Ti3Al/TiAl/TiAl2/Ti5Si4/TiSi/Ti5Si3Cx/Ti3SiC2依次排列,此时接头具有最大抗剪强度174MPa,断裂发生在Ti-Si化合物层和母材。Ti3SiC2陶瓷和TC11合金扩散连接时,直接扩散连接难以形成无缺陷的扩散连接接头。加Ti中间层扩散连接时,接头抗剪强度随着连接温度的升高和保温时间的延长,表现为先增加后减小,在950°C-60min-10MPa条件下进行连接时,采用60μm厚的Ti中间层扩散连接获得的接头典型界面结构为:TC11/α-Ti/Ti3Al/TiAl/TiAl2/TiAl3/Ti5Si4/TiSi/Ti5Si3Cx/Ti3SiC2,抗剪强度最大,为143MPa,剪切后,断裂均发生于Ti5Si4和TiSi扩散层。为消除薄弱的Ti-Si扩散层,采用Cu中间层进行扩散连接Ti3SiC2陶瓷和TC11合金。降低了扩散连接温度,避免TC11合金组织粗化。典型界面组织可以分为3个区域,包括Ti-Cu化合物区、Ti-Si化合物区和Cu（s,s）区。随着连接温度的升高和保温时间的延长,接头抗剪强度先增后减,在850°C-60min-10MPa条件下进行扩散连接时,采用50μm厚的Cu箔扩散连接时获得接头的抗剪强度最大,为251MPa。断裂发生在Cu（s,s）。
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