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Ti3SiC2陶瓷具有良好的热性能、高强度、低密度易于加工等优点,从而得到了许多学者的广泛关注。但是由于Ti3SiC2陶瓷材料具有脆性、难以制备大尺构件的问题,极大的限制了它的应用。将其与其它金属材料连接可以得到大尺寸和较为复杂的构件,满足了工业生产的需要,在很大程度上扩大Ti3SiC2陶瓷材料的应用范围。但是Ti3SiC2陶瓷材料与金属的物理、化学、力学性能上存在着极大差异,很难得到理想的连接界面,因此研究Ti3SiC2陶瓷材料与金属的连接具有重要的实际意义。本文采用扩散连接的方法实现Ti3SiC2陶瓷材料与Fe的连接。利用XRD、SEM、EDS以及剪切性能测试等手段研究Ti3SiC2陶瓷与Fe扩散连接的界面结构、界面反应机理和接头强度,分析不同连接工艺参数对Ti3SiC2陶瓷与Fe接头剪切强度的影响规律。研究结果表明:(1)在压力10-20 MPa、温度850-1050℃、时间60-120 min的工艺条件下实现Ti3SiC2陶瓷与Fe的连接。在Ti3SiC2陶瓷与Fe界面生成Fe3Si、TiCx、Fe2Ti和FeSi2Ti二元、三元化合物,形成了Fe(Si)/TiCx+Fe3Si/Fe2Ti+FeSi2Ti+Fe3Si+TiCx+Ti3SiC2/Ti3SiC2的界面结构,这种界面结构的厚度随扩散温度升高和扩散时间的增长而增大。(2)Ti3SiC2陶瓷与Fe连接界面反应层生长速率随着温度的增加而增大,且界面反应层生长满足抛物线规律。在10 MPa和20 MPa压力下,Ti3SiC2陶瓷与Fe连接界面反应层激活能分别为Q1=240 kJ/mol和Q2=287 kJ/mol,界面反应层生长公式X2=4.4×10-3exp(-240/RT)t和X2=2.8×10-4exp(-287/RT)t。(3)工艺参数对Ti3SiC2/Fe接头强度的影响规律:当保温时间在120 min条件下,随着连接温度从850℃增加到1050℃,接头平均剪切强度值先逐渐增加后降低,在950℃时获得最大的剪切强度值为51 MPa;在连接温度950℃的条件下,随着保温时间从60 min增大到120 min,接头的平均剪切强度值先增加后逐渐降低,在90 min时接头剪切强度取得最大值为60 MPa;而连接压力对接头剪切强度的影响是正相关。确定本实验最佳连接条件是20 MPa、950℃、90 min,得到接头剪切强度值为60 MPa。(4)对Ti3SiC2/Fe接头的剪切断口分析发现,当连接温度和时间较小时,界面反应层较薄,冶金结合强度不高,接头断裂位置主要发生在反应薄弱的界面中间层和金属Fe的界面上;连接温度、时间和压力适中时,界面反应较为充分,接头结合强度高,剪切断裂的位置发生在Ti3SiC2陶瓷与界面反应层之间,对应的接头断裂强度较高。