一种基于多元高熵合金的SiC陶瓷钎焊方法及钎焊材料.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111922468A(43)申请公布日2020.11.13(21)申请号202010646283.2(22)申请日2020.07.07(71)申请人安徽工程大学地址241000安徽省芜湖市鸠江区(72)发明人王刚杨云龙王秒赵禹(74)专利代理机构北京元本知识产权代理事务所(普通合伙)11308代理人范奇(51)Int.Cl.B23K1/008(2006.01)B23K35/30(2006.01)B23K103/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种基于多元高熵合金的SiC陶瓷钎焊方法及钎焊材料(57)摘要本发明公开了一种基于多元高熵合金的SiC陶瓷钎焊方法，包括以下步骤：在两块SiC陶瓷接头之间放置高熵合金钎料，一并送入真空钎焊炉中，采用真空钎焊方式进行焊接，实现SiC陶瓷的高性能焊接，在钎焊过程中，先以10℃/min的升温速率，升温至575K，保温30min后，再以10℃/min的升温速率加热至预设温度，保温60min，再以5℃/min的降温速率，降至575K，随炉冷却至室温后取出，所述高熵合金钎料为CoFeCrNiCu高熵合金钎料，本发明利用CoFeCrNiCu合金钎料应用在钎焊SiC陶。在钎焊过程中，实现了SiC与填料合金之间的主动界面反应，固溶体成为钎焊缝整体的基体，从而增强了接头的性能，使SiC陶瓷接头的强度达到60MPa，是常规AgCuTi系钎料接头强度的4倍。CN111922468ACN111922468A权利要求书1/1页1.一种基于多元高熵合金的SiC陶瓷钎焊方法，其特征在于：包括以下步骤：在两块SiC陶瓷接头之间放置高熵合金钎料，采用真空钎焊方式进行焊接，实现SiC陶瓷的焊接。2.根据权利要求1所述的基于多元高熵合金的SiC陶瓷钎焊方法，其特征在于：全程钎焊过程中，采用的真空度小于或等于为1×10-3Pa。3.根据权利要求1所述的基于多元高熵合金的SiC陶瓷钎焊方法，其特征在于：在钎焊过程中，先以10℃/min的升温速率，升温至575K，保温30min后，再以10℃/min的升温速率加热至预设温度，保温60min，再以5℃/min的降温速率，降至575K，随炉冷却至室温后取出。4.根据权利要求3所述的基于多元高熵合金的SiC陶瓷钎焊方法，其特征在于：所述预设温度为1433-1473K。5.一种应用于权利要求1-3任意一项所述方法的钎焊材料，其特征在于：所述高熵合金钎料为CoFeCrNiCu高熵合金钎料。6.根据权利要求5所述的钎焊材料的制备方法，其特征在于：所述CoFeCrNiCu高熵合金钎料是由将纯度为99.5wt％的Fe、Co、Ni、Cr、Cu金属粉末按等摩尔比进行配料采用真空熔炼制备而成。2CN111922468A说明书1/3页一种基于多元高熵合金的SiC陶瓷钎焊方法及钎焊材料技术领域[0001]本发明涉及焊接技术领域，具体为一种基于多元高熵合金的SiC陶瓷钎焊方法及钎焊材料。背景技术[0002]SiC陶瓷具有突出的高强度，高硬度，低密度，良好的抗氧化性和低的热膨胀系数。因此，广泛应用于核电、半导体和机械领域中。但是SiC陶瓷材料固有的高硬度，脆性和低电导率使得难以制造大尺寸和复杂形状的SiC组件。但是，钎焊技术是一种简单、方便和经济的连接方法，可以实现SiC陶瓷的精确连接。[0003]在钎焊过程中，钎料的选择是影响钎焊接头质量的重要因素之一。在传统的填料体系中，Ag-Cu-Ti基填料和Ni基填料主要用于钎焊陶瓷等。利用Zr添加元素在SiC陶瓷真空钎焊的Ti24Ni共晶填料中的作用。使得接头的抗剪切强度从69MPa提高到112Mpa，但是接头中产生了大量的脆性金属间化合物Ti2Ni等；而若将B4C增强的Ag-Cu-Ti复合填料用于钎焊SiC陶瓷，由于添加了B4C颗粒，在Ag基固溶体和Cu基固溶体中同时合成了TiB晶须和TiC颗粒。接头的抗剪切强度可以达到140Mpa。同样，接头中产生了大量的脆性TiCu相。当利用Ag-Cu-Ti填充Cr3C2颗粒来增强SiC接头的组织和机械强度，需要通过添加适当比例的Cr3C2(10vol％Cr3C2)颗粒。Cr3C2(<10％vol％Cr3C2)颗粒随机分布在钎焊基体中，并细化了富银和富铜固溶体相。在SiC接头中也发现了Cu2Ti金属间相。因此，Ni基填料和Ag-Cu-Ti基填料用于钎焊SiC陶瓷。[0004]尽管上述焊料在陶瓷表面上具有更好的润湿效果。但是，在钎焊接头中仍会产生大量的脆性金属间化合物。这是因为Cu或Ni在Ti之间具有大的负混合焓。Cu或Ni容易与Ti反应而降低Ti元素的活性，导致接合性能降低。另外，AgCuTi焊料易于氧化，硬度低且价格