一种用于碳基材料及其制品的连接方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102009239A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102009239A(43)申请公布日2011.04.13(21)申请号201010515861.5B23K101/00(2006.01)(22)申请日2010.10.15(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号申请人西安航空制动科技有限公司(72)发明人李树杰唐华毛样武陈志军崔鹏(74)专利代理机构北京永创新实专利事务所11121代理人官汉增(51)Int.Cl.B23K1/008(2006.01)B23K1/20(2006.01)B23K35/30(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种用于碳基材料及其制品的连接方法(57)摘要本发明公开了一种用于碳基材料及其制品(包括C/C复合材料、石墨以及C/C飞机刹车盘等)的连接方法，主要用于形状复杂或体积大的C/C复合材料零部件的制备和修复，形状复杂或体积大的石墨零部件的制备和修复，以及C/C飞机刹车盘的修复。所述的连接方法是将Co-Zr焊料压坯放置在两个碳基材料或C/C飞机刹车盘连接面之间进行连接，通过碳基材料以及C/C飞机刹车盘的预处理；焊料的配制；将焊料压坯放置于预处理后的碳基材料或C/C飞机刹车盘材料的连接端面上，施压、加热，最后随炉冷却至室温，取出，碳基材料或C/C飞机刹车盘的连接完成。本发明提供的连接方法工艺简单，安全可靠，连接强度高，成本低廉，不管是用于零部件的制备还是修复，经济效益均十分可观。CN10293ACN102009239A权利要求书1/1页1.一种用于碳基材料及其制品的连接方法，其特征在于：所述的连接方法适用于同种或者异种的碳基材料之间的连接，也适用于同种或者异种的碳基材料制品之间的连接，具体通过如下连接工艺实现：(A)连接表面预处理；将碳基材料，或者碳基材料制品的连接端面进行打磨和抛光，用超声波清洗15～30min，然后烘干，待用；(B)焊料的配制，选取粒径为微米级的Co粉和Zr粉，将Co粉与Zr粉混合，其中Zr粉的质量百分含量为2％～8％；将混合粉末在酒精中用超声波振动混合20～30min，混合过程中随时搅动；混合粉末干燥后再倒入研钵研磨20～30min，以确保粉末混合均匀；(C)连接工艺，将上述(B)制得的混合粉末在压片机上冷压成形得到焊料压坯，将焊料压坯放置于经(A)处理后的连接端面上；或者将混合粉末直接布粉在连接端面上；然后将两连接端面叠加后放入真空炉中，施加5～20kPa的压力，加热过程为：首先以15～20℃/min速率升温至800～1000℃，然后以6～12℃/min速率升温至1200～1450℃，保温3～10min，然后随炉冷却至室温，取出，碳基材料或者碳基材料制品的连接完成。2.根据权利要求1所述的用于碳基材料及其制品的连接方法，其特征在于：所述的焊料中，选取的Co粉和Zr粉的粒径均为5～90μm。3.根据权利要求1所述的用于碳基材料及其制品的连接方法，其特征在于：所述的焊料层均匀致密，与母材形成了良好的冶金结合和机械咬合。4.根据权利要求1所述的用于碳基材料及其制品的连接方法，其特征在于：在连接界面处主要由Co、C和ZrC组成。5.根据权利要求1所述的用于碳基材料及其制品的连接方法，其特征在于：用于制备和修复C/C复合材料零部件。6.根据权利要求1所述的用于碳基材料及其制品的连接方法，其特征在于：用于制备和修复石墨材料零部件。7.根据权利要求1所述的用于碳基材料及其制品的连接方法，其特征在于：用于修复C/C飞机刹车盘，包括两块已经磨薄的刹车盘连接成一块以及三块已经磨薄的刹车盘连接成一块。2CN102009239A说明书1/6页一种用于碳基材料及其制品的连接方法技术领域[0001]本发明属于碳基材料技术领域，涉及碳/碳复合材料(即碳纤维增强碳复合材料，用C/C表示)、石墨以及C/C飞机刹车盘的连接方法，具体地说，是指一种用于制备和修复C/C复合材料零部件、石墨零部件以及C/C飞机刹车盘的一种有效连接方法。背景技术[0002]C/C复合材料具有高比强度、高比刚度、优异的抗烧蚀性能和摩擦性能、良好的抗热震性能、低蠕变和高温下强度保持率高等特点，在航空航天工业中应用广泛。石墨材料，特别是高强石墨具有质轻、高比强度、耐热、耐腐蚀、导电导热性能良好以及抗热震性能优良等特性，在航空航天工业以及核工业中应用广泛。[0003]目前用于C/C复合材料以及石墨材料的连接技术有机械连接、钎焊法、扩散连接法以及采用高分子材料作为连接剂的反应成形连接法等。[0004](1)机械连接[0005]机械连接主要采用难熔金属或碳/碳复合材料本身制成的螺栓进行固定，但这种接头的抗剪和抗压强度较差，特别是在螺栓或