连续纤维增韧陶瓷基复合材料的连接方法.pdf

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连续纤维增韧陶瓷基复合材料的连接方法MethodsMatrixJoiningCompositesforContinuousFiberReinforcedCeramic柯晴青，成来飞，童巧英，张青(西北I：业大学超高温结构复合材料国防科技重点实验室，西安710072)纤维增韧陶瓷基复合材料具有比模量高，比强度高，耐磨性好，导热性好，耐高温，抗氧化，化学性能稳定，热膨胀小等优点“]，可以满足1650℃以下长寿命，2000℃以下有限寿命，2800℃以下瞬时寿命的要求，这就使得CMCs成为倍受关注的新型耐高温材料01]。但是一方面由于纤维增韧陶瓷基复合材料编织工艺的限制，实现大型、精密、复杂构件十J分困难。另一方面，由于目前构件多使用金属，因此要推广CMCs的使用最重要的是要实现复合材料与金属以及与自身之闻的连接。陶瓷基复合材料的一大优点是可以通过选择纤维类型，纤维含量与纤维铺贴方向，对其力学性能(例如刚度与强度)进行“剪裁”，这是复合材料的优点。但是，这却对复合材料结构连接带来不少问题。特别对于具有很强的各向异性的铺层形式，其连接阀题变得极其复杂，对连接损坏的修补也很困难。常用的连接方法大致可分为三类：粘接、机械连接、焊接。粘接的界面为物理及化学作用，接头强度低，使用温度也较低，一般低于200℃-5]。机械连接界面是机械力作用，接头无气密性，易产生应力集中。考虑到CMCs复杂的受力条件，较高的使用温度及可靠’陛因素时，焊接的方法较为适用。由于CMCs连接的难点：基体熔点高，不能使用熔焊；耐压能力差，不能使用大的压力进行固相扩散连接；复合材料的化学惰性使之不易润湿而造成钎焊的困难；连接材料对复合材料的适用性，避免增强相和基体之间不利的化学反应而造成CMCs性能的下降“：。考虑到以上的问题，因此目前常用的焊接方法有：钎焊、无压固相反应连接、ARCJoinT、聚合物分解连接及在线液相渗透连接。1粘接粘接是在粘接剂的作用下，使类似的材料或不同材料界面、内部紧密连接的技术。粘接具有固化速度QingMaterials，Northwestern摘要：连续纤维增韧陶瓷基复台材料(CMCs)在高温领域具有广阔的应用前景，但是由于其编织工艺的限制，难以制备十分精密和复杂的构件，而要使纤维增韧CMCs得到广泛的应用，必须解决复台材料与金属合金系列材料的连接问题。因而连接是CMCs走向工程应用需要解决的关键课题之一。综述了CMCs的连接现状，重点介绍了几种有效的连接CMCs的方法：钎焊、局部过渡液相连接、无压固相反应连接、聚合物分解连接、ARCJoinT、在线液相渗透连接等。composites(CMCs)willCMCs’fabrication，itcomponents．Moreover，dueCMCs，theCMCsjectsCMCs’application．Thejoiningpressure，joiningJoinT，on-linewords：CMCs；joining；wettibility58材料工程／2005年1l期KEqing，CHENGLai—fei，TONGQiao—ying，ZHANG(NationalKeyLaboratoryofThermostruetureCompositePolytechnicalUniversity，Xi710072，China)关键词：CMC；连接；润湿性中圈分类号：TQl74．1文献标识码：A文章编号：100l一4381(2005)1l一0058Abstract：Continuousfiberreinforcedceramicmatrixbewidelyappliedthehightemperaturefield．Becauselimitationishardproducephistieatedandcomplexwideapplicationsproblemcompatibilitybetweenmetalsmaterialmustsolved．Joiningcriticalsub—needingsolvedreviewed．Severaleffectivemethodsemphasized：brazing，partialtransientliquidphasebonding(PTLPB)，solid—statereactionwithoutwithpolymer，ARC—infihration；oining06presentpreprocess7antoso—onestatusareete．
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2机械连接3焊接快，使用温度范围宽，抗老化性能好等特点被广泛的应用在飞机的应急修理，炮弹导弹辅助件连接，修复涡轮，修复压缩机转子等方面o]。由于粘接应用简单，因而它在树脂基复合材料的连接中