CC复合材料用Ti-Cu合金钎料的试验研究

C/C复合材料用Ti-Cu合金钎料的

试验研究

广州有色金属研究院焊接材料研究所C/C复合材料具有密度低、强度高、耐高温、导电性能好、导热性好、热膨胀系数低、断裂韧性好及耐摩擦磨损的特性，C/C复合材料种类多、性能各异，可以在很多方面中得到应用，如固体火箭发动机喷管、航天飞机结构部件、飞机及赛车的刹车装置及热元件和机械紧固件等

。目前，C/C复合材料的连接以螺栓等机械连接和胶粘为主，这样的连接方式在实际应用中有很大的局限性。由于炭的熔点很高，不可能利用熔化焊接方法对C/C复合材料进行焊接，而钎焊方法很适宜焊接C/C复合材料。采用Ti-Cu合金钎料真空钎焊C/C复合材料，并对接头微观组织和形成机理进行了研究。

1.1试验材料

1试验部份

母材为C/C复合材料，其采用化学气相渗透（CVI）工艺对聚丙烯腈炭纤维预制体增密制备而成，密度1.6~1.8g/cm3。先用砂纸打磨C/C复合材料表面，再放入乙醇溶液中进行超声波清洗。铺展试验用的C/C复合材料坯体需加工成40mm40mm5mm的片状，钎焊试验用的坯体需加工成20mm20mm20mm小立方块状。钎料原材料为铜块和钛金属块熔融制备成的不同配比的Ti-Cu合金，做铺展试验用的Ti-Cu合金钎料需加工成直径10mm钮扣状；真空钎焊用Ti-Cu合金钎料采用真空熔炼惰性气体雾化的方法制备成粉状，然后用有机粘结剂调制成膏状。1.2试验方法

铺展试验是先将钮扣状的Ti-Cu合金钎料（不同Ti含量）放置在片状C/C复合材料坯体上，再放置到真空钎焊炉中升温至1200℃保温5min，然后根据Ti-Cu合金钎料铺展情况比较不同Ti含量的钎料在C/C复合材料表面的润湿性。真空钎焊试验先将最佳配比的Ti-Cu合金钎料膏体放置在块状C/C复合材料坯上，再放置到真空钎焊炉中升温到1200℃保温10min，然后随炉冷却，取出样品用做后面的X射线衍射、金相、扫描电镜和能谱分析的试样。

2结果和讨论

2.1润湿性

表1不同配比的Ti-Cu合金钎料的铺展面积

Ti含量w/%铺展面积/mm2Ti含量w/%铺展面积/mm20收缩成球状14436490164118210183631026320211123993091项目名称项目类别上级拨款自筹经费承担时间完成情况高品质自动钎焊系列焊膏制备技术及应用国家科研院所技术开发研究专项资金项目105万元88万元2004.6-2006.5通过验收鉴定无腐蚀中温铝焊膏的研究及其应用广东省科技攻关项目10万元17.8万元2005.8-2007.11通过验收鉴定304不锈钢真空、保护气氛钎焊用镍焊膏的研究与制备广州市天河区科技攻关项目15万元5.3万元2005.7-2007.7通过验收鉴定汽车工业用高品质铝钎剂的研究与制备广州市天河区科技攻关项目20万元20万元2006.6-2008.5在研环保型免清洗助焊剂的开发研究广东省社会发展攻关10万元21.976万元2004.7-2006.7函审验收广东省绿色无铅技术路线图制定分项目－无铅材料分路线图编制广东省前沿技术产业5万元2007.3-2008.4在研不锈钢钎焊关键工艺材料国产化技术研究广东省工业攻关项目50万元20万元2007.11-2009.12在研高强度无银铜基钎料的制备与应用研究广州市天河区科技攻关项目10万元10万元2007.10-2009.9在研表3工程技术中心建设期间承担的国家省市项目

2、对外开放、合作及技术服务对焊接行业的影响行业中心对外开放和技术服务的主要模式，一方面是围绕行业和应用企业进行焊接技术推广和产品应用技术推广。两年来，对不锈钢制品行业、电热电器行业、电子无铅焊接行业内的人员170多人进行了多方面的培训，为厂家解决实际技术问题。另一方面是利用中心的仪器设备对社会开放，为高等院校、科研院所和企业提供分析测试及新产品试制工作服务，有包括华南理工大学、华中焊接材料厂等十多家单位利用中心的仪器设备开展科研项目研究工作。中心的研发始终与行业发展需求紧密结合，致力于促进行业竞争力的提升。工程技术中心致力于粉状、膏状、丝状焊接材料的开发与应用研究，开发出了质优价廉的相关焊接材料，成功替代了进口产品，同时帮助客户解决焊接工艺的难题，使客户实现了规模化生产。促进了相关产业向前发展，取得了巨大的社会效益。3、同高校、企业合作对焊接行业的影响

(1)与有关高校、企业组成产、学、研的联合体，充分发挥各自技术优势，联合攻关，解决一些行业中存在的共性、关键技术问题。(2)可以利用中心的研发平台，综合高校和企业的优势联合培养人才。中心与华南理工大学及中南大学利用中心的研发平台共同培养研究生共4名；中心组织钎焊技术培训班，为企业培养钎焊技术人才；中心在建设期间，与华南理工大学机械与汽车工程学院焊接技术研究所签订了合作意向书，进行科技研发、人才培养、技术培训等合作。通过合作，使华南理工大学辉煌的焊接领域再次崛起，做到共同发展、共同进步。在焊接行业真正起到领头军的作用。

三、行业中心发展的计划1、完善焊接行业的科研、服务平台现在华南地区，涉及焊接的领域非常之广范，如电热电器、汽车、电子、IT制造业、不锈钢餐具、五金制品等等，而这些企业往往缺乏专业研发力量，因此他们在新产品、新技术更新换代上都跟不上国际的步伐，而且还受到一些专利的限制，使我国企业在国际上缺少了竞争力。作为行业中心，必须肩负起研究新产品、新技术的责任，解决行业共性技术难题，中心今后的发展目标不仅仅局限于钎焊，还需扩及到熔焊、摩擦焊、扩散焊等所有焊接领域，焊接材料的研发不仅仅局限于普通焊接材料，还将研发纳米、非晶钎焊材料，还将要更加深入进行多种焊接工艺、设备等的研究开发。行业中心的科研、服务平台真正能做到引领焊接行业的发展。2、建立焊接行业的检测中心，做行业标准的制定者目前，我省的焊接加工制造及焊接材料生产企业中，绝大部分焊接材料及焊接生产企业各有各的质量检测方法与质量标准，没有统一的评判准则，更没有行业标准规范，遇到贸易纠纷时，则各持己见，互不相让，对企业相互竞争与技术提升极为不利。而且焊接质量对工业安全非常重要，比如汽车焊接件如果有焊接缺陷就存在很大的安全隐患。因此，建立我市钎焊材料及钎焊质量检测与评价平台、规范行业质量标准，规范市场，并指导企业选用更合理的焊接材料和工艺，做到节能降耗、绿色环保，对促进我市、我省相关企业发展有着极其重要的意义。3、焊接行业人才培养基地中心将继续组织力量，为焊接领域企业举办钎焊技术培训班，为行业培训技术人才。而且要和高校联合培养焊接的硕士、博士，成立博士后流动站，为行业培养更多的高素质科研人才，推动焊接行业更好更快的向前发展。4、建立焊接企业会员制

为了使行业中心更好地持之以恒的发展，中心拟建立行业会员制，根据会员企业发展需求及需要向其提供的服务内容，会员单位交纳适量的会费，作为行业中心良性循环的部分运行经费支持。同时为了更进一步充实行业中心科研开发、技术服务力量，除培养、引进专业技术人才外，还将计划通过聘请国内外焊接学科的知名专家、学者做技术顾问，进一步提升中心的科技创新能力。5、开展与国际交流合作

加强国际上的合作与交流将是今后中心重点工作任务之一。英国TWI公司是国际著名的从事材料焊接及其它相关技术的研究单位，目前拥有员工550名，3500多家工业会员公司，精通10000多项焊接专业技术，在全世界材料焊接技术的发展进程中，一直起着举足轻重的作用。我们焊接行业中心与TWI目前已初步达成合作意向，旨在通过今后双方的紧密合作，我们可以借鉴对方的经验，促动我们中心的快速发展。总之，通过政府的支持和依托单位的努力，近年内将焊接材料工程技术研究中心进一步发展壮大，将改变我国焊接技术、科研“北强（哈工大为代表的）南弱”的局面，有利于提升我省、我市在焊接领域上的科研、学术水平。争取建立我省焊接材料工程技术中心。四、对广州市行业中心试点工作的建议1、硬件设施和人才建设要继续加强。焊接材料行业中心在市科技局领导的关怀和我们有色院同仁的共同努力下，已经开始诞生和逐渐长大，为了今后能健康快速的成长，需要不断加强营养。我们的行业中心的硬件建设，在国内已经处于领先水平，但是对比国外同行（例如英国TWI等）还有很大差距，行业中心作为行业的领军力量，将来直接面对的竞争者就是这些国外科研机构，因此我们要不断加强我们的硬件设施和人才储备，这些都需要上级领导的大力支持。2、行业中心的运行需要上级领导的统筹和协调。由于焊接技术在各个行业领域都有广泛的应用，行业中心在运行的过程中除了涉及焊接行业本身外，还需要更多相关行业的协作，我们需要了解客户需求，市场动态，我们的科研和服务要有针对性和实效性，由于涉及部门和行业众多，在前期的运作过程中我们需要上级领导的统筹规划、协调一致，使行业中心真正有效地服务于各行业领域，同时自身也在服务的过程中不断成长。3、行业中心需要有持续的运行经费。行业中心建成以后，除了要继续增加设备投入和人才引进外，行业中心的运行需要