SiO_2f/SiO₂复合材料凭借其质轻、低的介电常数、良好的透波性和机械性能成为航天关键部件-天线罩的优选材料。在天线罩制造和使用过程中,罩体复合材料需要通过一个金属连接环来实现与基体部件的连接。金属Nb凭借其高比强度、低密度及良好耐腐蚀性等优异性能而成为连接环的优选原料。因此实现SiO_2f/SiO₂复合材料与Nb高质量、可靠连接具有重要的科学与实际应用意义。然而,在SiO_2f/SiO₂复合材料与Nb的钎焊连接过程存在以下两大难题:SiO_2f/SiO₂复合材料表面润湿性差以及焊后接头残余应力高。基于此,本课题首先重点研究活性钎料在SiO_2f/SiO₂复合材料表面难润湿机理,创新性的提出一种表面选择性腐蚀辅助钎焊连接复合材料与金属的新方法,调控SiO_2f/SiO₂复合材料表面结构,改善复合材料表面润湿性。通过理论和实验相结合的方式揭示接头结构、残余应力与力学性能三者的对应关系。在此研究基础上,引入一种石英纤维三维编织的疏松、多孔材料作为中间层来进一步缓解残余应力,提高接头力学性能。研究发现SiO_2f/SiO₂复合材料是由两种不同晶态的SiO₂所组成,其中填充物熔石英为晶态SiO₂,编织主体石英纤维为非晶态SiO₂。采用AgCuTi活性钎料分别在两种材料表面进行了润湿实验。润湿结果表明AgCuTi-晶态SiO₂体系润湿角从137°降低到87°,润湿性差;AgCuTi-非晶态SiO₂体系润湿角从110°降低到43°,展示出良好的润湿性。通过润湿界面分析,揭示了SiO_2f/SiO₂复合材料表面润湿机理:AgCuTi活性钎料与熔石英的反应润湿界面优先生成Ti₃O₅和Ti₂O₃颗粒相,抑制Cu₃Ti₃O连续反应层形成,而Ti-O化合物不易于钎料在其表面润湿,进而阻碍钎料在SiO_2f/SiO₂复合材料表面的润湿。基于上述研究结果,提出表面选择性腐蚀处理方法,即SiO_2f/SiO₂复合材料表层中的熔石英被腐蚀处理,SiO₂纤维保留下来形成三维编织结构,从而获得表面腐蚀处理后的SiO_2f/SiO₂复合材料(简称E-SiO_2f/SiO₂)。润湿结果表明,AgCuTi活性钎料在E-SiO_2f/SiO₂复合材料表面润湿性得到显著改善。随腐蚀深度增加,E-SiO_2f/SiO₂表面结构并未改变,只是熔石英的消耗量逐渐增多,润湿角逐渐减小,表明填充物熔石英是导致SiO_2f/SiO₂复合材料表面润湿性差的本质原因。采用AgCuTi活性钎料对SiO_2f/SiO₂复合材料和E-SiO_2f/SiO₂复合材料分别与金属Nb在相同的焊接条件下进行钎焊实验。研究表明E-SiO_2f/SiO₂-Nb钎焊接头成型完好,无裂纹、气孔等缺陷形成,AgCuTi活性钎料浸入E-SiO_2f/SiO₂复合材料表面腐蚀层形成三维AgCuTi活性钎料-SiO_2f/SiO₂复合材料过渡区（钎料钉扎缓冲层）形成,接头区形成良好的热膨胀系数梯度过渡,缓解钎焊接头的残余应力,接头抗剪强度达到52.9MPa,钎焊接头抗剪强度提高了近11倍。钎料钉扎缓冲层有助于接头区热膨胀系数梯度过渡和增大钎料与复合材料连接面积,但也使得接头中的残余应力的分布变得更加复杂。理论模拟分析发现,接头中SiO₂纤维处存在的剪应力τ_xy会随腐蚀深度的增加而增大,导致接头的残余应力会随着腐蚀深度先减小后增加。为此,借助有限元模拟方法,建立接头结构、残余应力与力学性能三者的对应关系。E-SiO_2f/SiO₂-Nb接头结构与残余应力关系的模拟分析可知,当腐蚀深度从0μm增加到100μm时,E-SiO_2f/SiO₂-Nb钎焊接头中的残余应力逐渐减小,而随着腐蚀深度从100μm进一步增加至150μm,接头中的残余应力并没有继续降低,反而开始增加。基于此,腐蚀深度为100μm时E-SiO_2f/SiO₂-Nb钎焊接头力学性能最好,抗剪强度达到了61.9MPa。无疑,调节SiO_2f/SiO₂复合材料表面结构是一种简单且高效的缓解接头残余应力,提高接头强度的新方法。提出一种疏松多孔结构的3D-SiO_2f中间层辅助钎焊复合材料与金属的方法。研究表明E-SiO_2f/SiO₂-Nb/3D-SiO_2f钎焊接头成型完好无缺陷,并有大量ɑ-Ti,TiSi以及Ti₂Cu颗粒相在焊缝中弥散分布。并且随活性钎料中Ti元素含量的增加,接头的抗剪强度先增大后减小。当Ti含量为16.0wt.%时,E-SiO_2f/SiO₂-Nb/3D-SiO_2f钎焊接头抗剪强度可达65MPa。因此,疏松多孔结构的3D-SiO_2f中间层非常有助于接头中形成良好的热膨胀系数梯度过渡,缓解接头残余应力,提高接头强度。