第38卷第3期 2017年3月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.38No.3 March2017
Ti-Ni钎焊C,/SiBCN陶瓷接头界面组织及机理分析
宋雪，张玲，林铁松，何鹏，杨治华
（1.哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室，哈尔滨150001；
2.哈尔滨工业大学特种陶瓷研究所，哈尔滨150001）
摘要：使用Ti-Ni高温钎料实现C/SiBCN陶瓷自身连接。分别研究了钎料成分、钎料箔片叠层方式以及钎焊温度对焊接界面组织形貌的影响。结果表明，在Ni元素含量超过50%且以Ni/Ti/Ni方式叠层得到的接头界面良好，其中Ni元素深入陶瓷基体，与Si元素发生反应，在陶瓷内形成扩散层结构，扩散层内的Ni,Si元素成梯度分布，而 Ti元系以化合物的形式弥散分布在焊缝中间部分的针料层中试验发现，提高针焊温度有利于N:元系的扩散，在以 Ni/Ti/Ni叠层、Ni元素含量低于50%时，提高钎焊温度至1300℃得到的接头没有显著裂纹，中间层的钛化合物分布更加弥散
关键词：Ti-Ni高温针料；C/SiBCN瓷；界面组织：连接机理
中图分类号：TG454 0序言
文章编号：0253360X(2017)03007904
文献标识码：A
其中短切碳纤维长度为几十至几百微米，含量为 10%（体积分数）．将Cr/SiBCN陶瓷用金刚石内圆
工业的发展对耐高温材料的性能提出了越来越高的需求．目前实际应用到工程中的高温陶瓷有 SisN4、SiC和BN等,以及由它们构成的复合陶瓷材料，但是在这些常用的陶瓷中,Si;N在1400℃发生热分解，SiC在1600C性能退化，而SiBCN履瓷在高温性能优异，1700℃下不晶化，2000℃下不失重，高温下抗氧化、抗蠕变和抗热震性能良好，越发引起人们的关注1-3]，加入短切碳纤维的SiBCN陶瓷，增强了陶瓷基体的强度和韧性[4]，进一步提高了陶瓷的性能，对于此材料实际的应用将有重要意义，
一些研究者使用高温钎料如Ni-Pb,Ni-Cr进行了SiC,Si,N,陶瓷的润湿性研究[5.6]．目前已有使用 Ti-Si,Ti-Ni-V等高温钎料，实现SiC,Si;N,陶瓷自身或与异种材料的连接7.8]，而对于SiBCN这种陶瓷的高温连接未见报道，这种陶瓷的高温焊接性尚未知，目前已有使用Ag-Cu-Ti钎料进行SiBCN连接，但Ag-Cu-Ti钎料的使用温度通常低于400℃ 文中选用Ti-Ni钎料进行高温连接，研究了钎料成
分、钎焊温度等连接工艺和连接机理. 1试验方法
试验采用的是等离子放电烧结C,/SiBCN陶瓷收稿日期：2915万数据5
基金项目：图象百然释学基金资助项目（51475103，51474081）
切割机切至5mm×5mm×3mm的块体，用于钎焊后的组织形貌分析．将陶瓷表面用金刚石磨盘打磨，粒度由600号至1200号，去除表面杂质以及降低表面粗糙度，随后在丙酮溶液中超声清洗20min 使用箔片状钛、镍针料，将不同厚度的钛、镍箔片制备成不同成分的Ti-Ni钎料即Ni-25Ti,Ni-40Ti,Ni-50T,Ni-60Ti,Ni-80Ti
进行试验时，用石墨夹具装配试样，放人真空炉中，真空度保持低于2×10-‘MPa，加5MPa压力保证箔片状针料充分接触，升温至950℃后撤去压力由20℃至升温至1000℃，升温速率为30℃/min 由1000℃至最高温度T，升温速率20℃/min，在 Tmx保温10min，以15℃/min的速率降温至1000℃，以20℃/min的速率降温至400℃后随炉冷却.使用扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）以及
X射线衍射仪（XRD）分析界面组织和成分 2试验结果及分析
2.1典型接头形貌和界面产物
图1为Ni/Ti/Ni（Ni-50Ti）接头成分分析，钎焊温度1200℃保温10min.由图1a可见，在接头中央部分,Ni与Si元素含量较少，并且分布成一致，Ti 元素比较集中，成凹形分布在两侧镍深人陶瓷基体约30μm