【摘 要】
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SiCf/SiC复合材料在高温环境下具有良好的机械性能与化学稳定性,但在大部件和复杂工件生产中受到限制。因此,常将SiCf/SiC复合材料与金属进行连接。镍基高温合金广泛应用在航空发动机的热端部件中,将SiCf/SiC复合材料与镍基高温合金连接使用在航空航天领域具有重要意义。但是两者间大的线膨胀系数差异使得钎焊接头产生较高的残余应力,从而极大地降低连接强度。因此,选取合适方法降低接头残余应力对实现
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SiCf/SiC复合材料在高温环境下具有良好的机械性能与化学稳定性,但在大部件和复杂工件生产中受到限制。因此,常将SiCf/SiC复合材料与金属进行连接。镍基高温合金广泛应用在航空发动机的热端部件中,将SiCf/SiC复合材料与镍基高温合金连接使用在航空航天领域具有重要意义。但是两者间大的线膨胀系数差异使得钎焊接头产生较高的残余应力,从而极大地降低连接强度。因此,选取合适方法降低接头残余应力对实现SiCf/SiC复合材料与镍基高温合金的可靠连接具有重要意义。本文利用AgCuTi钎料实现了SiCf/SiC复合材料与GH536高温合金的钎焊连接,并采用泡沫铜中间层缓解钎焊接头的残余应力,利用扫描电子显微镜、能谱分析仪、XRD等手段对比分析了直接钎焊与添加泡沫铜钎焊接头的微观组织,同时利用有限元方法探索了泡沫铜对钎焊接头残余应力的影响,讨论了泡沫铜对钎焊接头的作用机理。在此基础上,引入石墨烯泡沫铜,进一步提高钎焊接头的连接强度,并初步研究了石墨烯对泡沫铜的强化机理。结果表明,引入泡沫铜时,钎焊接头的各个物相分布更加分散且均匀。钎焊后,泡沫铜原有的3D结构仍保留在接头中,获得有利于强化接头的微观组织。优化后的焊缝形成一定的应力梯度,有效降低了接头的残余应力。根据有限元的计算结果,添加泡沫铜后,接头残余应力从340 MPa降低至275 MPa,同时连接面边缘处的应力集中被消除,应力分布更为平缓。钎焊温度为890℃,保温时间为10 min时,引入泡沫铜的钎焊接头剪切强度提高至76 MPa,相比直接钎焊提高约224%;而引入石墨烯后,由于石墨烯对泡沫铜的保护作用,更加充分地发挥了泡沫铜缓解残余应力的能力,钎焊接头剪切强度进一步提高,在钎焊温度为890℃,保温时间为5 min时,强度达到了81 MPa,是直接钎焊接头的近三倍。
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