SiC陶瓷具有优越的力学性能,良好热传导能力,较低的线膨胀系数以及较好的热稳定性、耐磨性、耐腐蚀性和抗蠕变性,是一种理想的高温耐蚀材料,因此被选做乙烯裂解炉炉腔内部裂解管的替代材料,改善裂解管的耐高温能力以提高乙烯裂解炉的裂解效率与产率。在实际应用中SiC陶瓷需要与金属进行连接使用,Invar合金是一种典型的低膨胀合金,更容易实现陶瓷金属的有效连接,因此常常被用来与陶瓷进行连接。本文首先通过NiCrSiTi钎料对SiC陶瓷与Invar合金进行连接,通过实验探索降温速率、钎焊温度、保温时间等工艺参数对钎焊接头组织及性能的影响,获得钎焊SiC陶瓷与Invar合金的最佳工艺参数。基于NiCrSiTi钎料对母材的连接机制,设计出复合钎料缓解接头的残余应力、提高接头的力学性能,最终实现SiC陶瓷与Invar合金的有效连接。采用NiCrSi-0Ti钎料进行SiC陶瓷和Invar合金进行钎焊连接实验时,钎焊构件的典型接头结构为SiC陶瓷/Ni+Fe3Si+CrSi2/CrSi2+[Fe,Ni]+Ni3Si2+Ni3Fe/Fe2Si+FeNi/Invar合金。通过实验发现钎焊工艺参数对钎焊构件的组织及性能有重要影响。首先降温速率快时接头残留较大的残余应力,接头性能较差,降温速率较慢时,接头性能得到提高;其次随着钎焊温度的升高使钎焊接头组织发生明显变化,接头组织先由疏松变致密,后又因温度较高导致陶瓷侧反应区变厚,残余应力增加,性能降低;保温时间对接头组织和性能的影响与钎焊温度类似,随着保温时间的延长,接头剪切强度先提高后降低。通过实验探究发现,当使用NiCrSi-0Ti钎料进行钎焊实验时,最佳工艺参数为:钎焊温度1180℃、保温时间15min,此时获得的接头剪切性能为36MPa。在前述实验基础上进一步探索Ti含量对接头组织和性能的影响,发现当钎料中加入Ti时,钎焊接头性能先提高后降低,当钎料中Ti含量为5wt%时,接头强度达到最大值46.7MPa,通过分析发现Ti加入后陶瓷侧发生Fe+Ti Fe2Ti,避免了脆性相Fe3Si和C的存在,减缓了陶瓷测反应层的应力及微裂纹产生的概率。对焊缝中生成的产物(Fe3Si、CrSi2、Fe2Ti、[Fe,Ni]、Ni3Si2等)进行了热力学与动力学分析,发现这些产物是可以形成的。在实验中通过XRD、EDS、SEM等测试方法证明了这些物质的存在。采用NiCr SiTi钎料连接SiC陶瓷与Invar合金的机理为:随着钎焊温度的升高,钎料逐渐熔化,熔化的钎料开始与接触的SiC陶瓷发生反应,钎料中的Ni元素与陶瓷中的Si发生反应生成Ni3Si,同时金属一侧熔化的Invar合金与钎料中的元素发生反应生成Fe3Si相、FeNi相,中间反应区含有多种元素发生复杂的反应,生成[Fe,Ni]、等化合物。为了进一步提高接头的性能,设计出含有SiC颗粒的复合钎料NiCrSiTi(SiC),通过实验发现加入SiC颗粒的复合钎料能够减小陶瓷侧反应层的厚度,减缓接头处的残余应力,提高钎焊构件的剪切强度。通过实验分析发现钎料中的SiC优先与Ni反应,缓解了Ni对SiC陶瓷的侵蚀,使陶瓷侧反应层厚度变薄,缓解了接头的残余应力,提高了接头性能,由46.7MPa提高到67MPa。