【摘 要】
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C/C复合材料是碳纤维增强碳基复合材料,具有比重轻,高温下高强、高模、良好的断裂韧性和耐磨性能等众多优点而被广泛的应用于很多领域,其中C/C复合材料和铜的连接被用于国际热核反应堆中。而随着物联网和互联网的发展,自动化、智能制造是未来的发展趋势,又考虑到C/C复合材料具有导电的特性,电阻钎焊具有周期短,劳动强度低,效率高,易实现自动化等特点,因此本文探究了C/C复合材料/T2紫铜的电阻钎焊工艺及其连
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C/C复合材料是碳纤维增强碳基复合材料,具有比重轻,高温下高强、高模、良好的断裂韧性和耐磨性能等众多优点而被广泛的应用于很多领域,其中C/C复合材料和铜的连接被用于国际热核反应堆中。而随着物联网和互联网的发展,自动化、智能制造是未来的发展趋势,又考虑到C/C复合材料具有导电的特性,电阻钎焊具有周期短,劳动强度低,效率高,易实现自动化等特点,因此本文探究了C/C复合材料/T2紫铜的电阻钎焊工艺及其连接机理。本文首先探索了C/C复合材料/T2紫铜的正反向电阻钎焊,初步分析了反向电阻钎焊优于正向电阻钎焊的原因,然后通过正交实验发现焊接电流对C/C复合材料/T2紫铜电阻钎焊接头剪切强度影响最大,焊接压力次之,焊接时间对接头剪切强度影响最小,按照焊接电流、焊接压力和焊接时间的顺序依次探究了C/C复合材料/T2紫铜钎焊接头界面组织结构和力学性能随这些工艺参数的变化规律,最终得到了焊接接头的最大剪切强度为11±2MPa,最优工艺参数为:焊接电流8kA、焊接压力500N和焊接时间60ms。最后对其断口进行了分析发现,断裂主要发生在中间层上,部分断裂在C/C复合材料上。为进一步提高C/C复合材料/T2紫铜电阻钎焊接头强度,首先探究了不同Ti含量的AgCuTi钎料对电阻钎焊接头的接头成形,界面组织结构和力学性能的影响,发现当Ti含量为6%时所得到的接头成形较好,反应层最厚,接头强度最高,达到了14±2MPa。随后从热力学角度说明了反应层各种化合物(TiC和钛铜化合物物)生成的可能性,建立了AgCuTi电阻钎焊C/C复合材料/T2紫铜接头界面原子扩散生长模型并阐述了界面反应层的生长过程,并发现钎料中Cu的增加仍然会抑制Ti的活性,所以最后探究了Ti箔作为中间层C/C复合材料/T2紫铜电阻钎焊,发现在C/C复合材料/T2紫铜的接头处形成一定的润湿角,反应层厚度和接头剪切强度随Ti箔厚度的增加而增加,当Ti箔厚度为80μm时,剪切强度达到了21±1MPa。
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