界面结构对C/C复合材料与CuCrZr合金钎焊接头性能的影响
2018-01-23
(1.郑州机械研究所 新型钎焊材料与技术国家重点实验室, 郑州 450001;2.中国科学院金属研究所 沈阳先进材料研究发展中心, 沈阳 110016)
0 序 言
ITER装置偏滤器制造过程中的重要部件即为碳/碳复合材料(C/C)与热沉CuCrZr合金的连接[1-3]。C/C-CuCrZr连接件运行过程中承受周期性高热流冲击、机械载荷和中子轰击,对连接件的寿命和可靠性提出了非常苛刻的要求,因此必须保证具有较高的连接强度和抗热震性能[2-3]。然而,C/C与CuCrZr存在明显的物理化学属性差异,尤其是较大的热膨胀系数差异(αC/C=0~2×10-6/K,αCuCrZr=16×10-6~17×10-6/K)导致接头产生的残余应力必将损伤连接强度。因此,C/C-CuCrZr连接件制造的关键技术问题在于如何有效缓解接头残余应力。目前报道的C/C与CuCrZr的连接方法中, 活性金属铸造法(Active metal casting, AMC)[4]、金属化法[5-6]和钎焊法[7-9]均采用活性元素(Ti,Cr)提高液态金属在C/C表面的润湿性进而实现C/C界面的冶金结合,但针对界面结构对接头性能影响的相关研究较少。
文献[10-11]中报道了一种以铜为中间层,预先对C/C焊接面进行激光毛化处理,采用Cu-3.5Si钎料活性钎焊制备C/C-CuCrZr接头的连接方法,通过引入中间层和“指接结构”界面协同作用机制,接头表现出优异的力学性能和抗热震性能。但这种协同作用的界面结构对接头性能影响机制尚不清楚。文中通过考察不同厚度中间层与“指接结构”界面结构在单一或协同作用机制下接头室温力学性能、热震试验后力学性能以及接头断裂模式演变,分析研究界面结构对C/C-CuCrZr性能的影响机制。
1 试验方法
试验采用2-D C/C复合材料,表面设计为两种形态:①钎焊面为平面;……
