一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法.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CN114211076A(43)申请公布日2022.03.22(21)申请号202210012613.1(22)申请日2022.01.06(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人张杰文粤孙良博刘春凤(74)专利代理机构哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司23213代理人侯静(51)Int.Cl.B23K1/008(2006.01)B23K1/19(2006.01)B23K1/20(2006.01)B23K103/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法(57)摘要一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，涉及一种用于陶瓷/高温合金的连接方法。本发明是要解决目前陶瓷和高温合金连接热失配的技术问题。本发明操作简单，焊前不需要对待焊试样表面进行任何改性处理实现陶瓷与金属的直接钎焊，通过中间层的加入即可实现陶瓷和金属的有效连接；中间层中的Ni层在满足陶瓷侧等温凝固的需求的条件下，无需再增加添加辅助层即可实现与镍基高温合金的连接，简化了试样装配的复杂性并节省实验材料。CN114211076ACN114211076A权利要求书1/1页1.一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法是按以下步骤进行的：一、将中间层箔片中的各层加工成与母材待焊面相同的尺寸，然后放入无水乙醇中超声清洗，放入烘箱中烘干；所述的中间层箔片中的各层为上层金属、中层金属和下层金属，其中上层金属为Ti箔，中层金属为Au箔，下层金属为Ni箔或Ni箔/Ni泡沫；二、将预处理后的Si3N4陶瓷和预处理后的镍基合金通过超声波清洗；三、在镍基合金的待焊表面上由下至上依次放置中间层箔片中的下层金属，中层金属和上层金属，在上层金属上放置氮化硅陶瓷的待焊面，各层之间用有机粘结剂固定组成待焊件；四、将步骤三制备的待焊件放入真空加热炉中，从室温升温至300℃～350℃并保温30min～35min确保有机粘结剂完全挥发，随后从300℃～350℃升至1100℃～1200℃并保温60min～65min；再缓慢降低温度到300℃～350℃，然后自然冷却至室温，完成钎焊；步骤四的整个过程中保证真空度在1×10‑2Pa以下。2.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤一中所述的上层金属的厚度为10μm～20μm；中层金属的厚度为20μm～30μm；下层金属的厚度为300μm～3mm。3.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤一中放入无水乙醇中超声清洗2min～3min。4.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤二中所述的预处理后的Si3N4陶瓷的制备方法为：将氮化硅陶瓷块在400#金刚石磨盘上粗磨，表面磨平后改用W3.5的金刚石研磨膏在平整的玻璃上进行研磨至待焊面无线切割痕迹，再用W1的研磨膏研磨至待焊面表面光亮为止。5.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤二中所述的预处理后的镍基合金的制备方法为：用水砂纸磨去GH4169镍基合金表面的氧化层和粗划痕，再用金相砂纸打磨表面至区域内无肉眼可见的划痕，最后用粒度为0.5μm的金刚石颗粒进行抛光使金属连接表面光亮。6.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤二中将预处理后的Si3N4陶瓷和预处理后的镍基合金通过超声波清洗10min。7.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤三中所述的有机粘结剂为502胶。8.根据权利要求1所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤四中以10℃/min从室温升温至300℃并保温30min确保有机粘结剂完全挥发。9.根据权利要求8所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤四中随后采用10℃/min的升温速率从300℃升至1100℃并保温60min。10.根据权利要求8所述的一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法，其特征在于步骤四中以5℃/min降低温度到300℃，然后自然冷却至室温，完成钎焊。2CN114211076A说明书1/5页一种氮化硅陶瓷/镍基高温合金的连接方法技术领域[0001]本发明涉及一种用于陶瓷/高温合金的连接方法。背景技术[0002]陶瓷具有优良的高温性能，但是由于本身所固有的脆性，难以制作大而复杂的构件。金属材料塑性好且易于加工成型，但是与陶瓷相比耐磨损和抗蠕变性能相对较差。因此，将陶瓷和高温合金通过连接制备复合构件应用于高温场合将具