《表1 模型参数训练结果：表面金属热渗辅助钎焊C/SiC-Nb接头界面增强机制》

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《表面金属热渗辅助钎焊C/SiC-Nb接头界面增强机制》

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由于钎焊焊缝极小和C/Si C复合材料自身的脆性，难以使用熔焊接头的破坏性试验对应力进行测量；同时，由于复合材料的复相导致所测量的XRD与拉曼峰位偏移呈现随机性，难以实现对本实验结构的测量.对异种接头的应力分布采用有限元模拟可较为简便地进行分析[27～29].降温过程产生残余应力，Ag Cu Ti钎料液相线在780～800°C，故令工件由780°C以5°C/min降温至室温.对金属板底面设置约束以模拟接触地面，对中心点进行全约束，选取交于中心点短直线设置1，2方向（平行于焊缝方向）的全约束，即可实现接触地面.所需材料属性参数如表1所示.对照组接头的残余应力分布如图7（a）所示.冷却过程中，钎料因其极大的热膨胀系数将产生剧烈收缩，由于复合材料热膨胀系数低可视作体积不变.受复合材料尺寸限制，钎料的横向收缩受限，从而产生高残余应力，纵向钎料收缩仅受到横向收缩所带来的体积限制，对于未发生大塑性变形的焊缝来说其影响可忽略不计，可认为纵向呈自由收缩状态.由图7（a）可知钎，钎料处于高应力状态，应力传递至与之相连的复合材料内部，在界面产生高应力区.界面高应力状态将在接头承载时严重削弱其断裂强度，致使界面在未达到断裂极限时即发生开裂，其宏观表现为接头强度的降低.热渗区对应力的调控核心在于缓解了复合材料与接头的属性差异，使其有足够空间去缓冲应力.为细化分析结构，将热渗区分为有碳纤维增强热渗区以及单纯由Si C基体形成的热渗组元构成区（以下简称热渗区）.N i2S i自身热膨胀系数（C T E）为19×10–6K–1，其对应生成等摩尔分数的碳.根据混合理论，热渗区热膨胀系数约10×10–6K–1，而纤维增强区要考虑40vol%的纤维含量，其热膨胀系数为6.4×10–6K–1，其数值刚好介于C/Si C与钎料间（CTEC/Si C=3.6×10–6K–1，CTEAg Cu Ti=16.8×10–6K–1）.当钎料发生横向收缩时，热渗区也将发生小幅收缩，抵消一部分应力的产生（图7(b）).钎料层的应力分布如图7（c）所示，由于边界的限制以及硬化效果，应力在边界处取值更大，热渗区的出现使得边界应力集中得以缓解，应力分布更加均匀，由于纤维增强区的膨胀较低，其对应接触的钎料区缓解效力有限.热渗深度对应力的影响如图7（b）所示，由于纤维增强区强度高、热稳定性好，在冷却过程中将承担主要应力，复合材料内部也得以缓解.值得注意的是，对照组接头复合材料高应力区的厚度约70μm，热渗深度为75μm时，纤维区虽产生应力峰值，但其他区域的缓解仍能保证其应力调控效果.当热渗深度达到100μm时，相当于高应力区高于原本厚度，而其他位置的应力分布基本不变，故过深的渗入深度反而对应力缓解不利，并且热渗前端大量析出脆性相，导致裂纹萌生，是剪切强度随热渗深度增加而降低的原因.