《表4 部分Ti基体材料、增强体陶瓷和钎料的热膨胀系数和弹性模量[56-60]》

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《陶瓷增强钛基复合材料焊接的研究进展》

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钎焊是利用母材和钎料的熔点差异，在两块母材间放置一块厚约100μm的金属（或玻璃）薄片或粉末，加热到钎料熔点以上使之熔化，保温一定时间使钎料和母材之间发生界面反应和元素扩散，从而达到一定程度冶金结合的工艺方法。经过数十年的发展，钎焊已经渗透到机械、电子和汽车等领域，其工艺也日益成熟。但当连接陶瓷与金属时，由于陶瓷与金属热物理性能的差异，使焊后接头存在较大的残余热应力，影响界面结合强度。表4列出了部分Ti基体材料、陶瓷增强体和钎料的室温热膨胀系数和弹性模量，能够看出它们之间的显著差异。复合钎料法一定程度上能有效解决这一问题。所谓复合钎料法，就是向钎料中添加热膨胀系数低的陶瓷纤维或颗粒，来调节中间层的热膨胀系数，使中间层的热物理性能与基体大致匹配。根据添加方式的不同，复合钎料法一般分为直接添加法和原位自生成法，当前可用的陶瓷纤维或颗粒包括C纤维[46，47]、Si3N4颗粒[48]、Mo颗粒[49]、Ti B短纤维[50-52]、Ti C颗粒[53]和Si C纤维[54]等。但直接添加法难以控制增强体在焊缝中的分布，还可能产生增强体的偏聚和界面润湿性问题。而具有良好尺寸和化学相容性的原位自生法展现出了极大的优势[55]。这种方法类似于钛基复合材料制备中的反应热压法，即在焊缝中生成原位自生陶瓷相，并延伸长大，能够起到很好的钎焊增强作用。