CN113042879B - 一种碳化硅扩散焊接方法及碳化硅换热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及碳化硅材料连接技术领域，具体涉及一种碳化硅扩散焊接方法及碳化硅换热器。碳化硅扩散焊接方法，包括：对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内；对扩散焊接炉内抽真空至炉内气压不大于10－2Pa或向扩散焊接炉内充入保护气体至炉内气压为0.2Mpa～0.5Mpa；对扩散焊接炉内进行升温，至炉内温度为2000℃～2400℃，并对碳化硅零件施加20MPa～25Mpa的压强，并保持恒温恒压至少50min；对扩散焊接炉进行降温至不高于300℃后开炉，即可得到碳化硅扩散焊接产品。得到的碳化硅产品内部无过渡层，碳化硅零件之间能够完全焊接融合。避免了碳化硅之间的过渡层对碳化硅产品的性能的影响。

Description

一种碳化硅扩散焊接方法及碳化硅换热器
技术领域
本发明涉及碳化硅材料连接技术领域，具体涉及一种碳化硅扩散焊接方法及碳化硅换热器。
背景技术
碳化硅换热器相比于其他材料制作的换热器具有全面的强耐腐蚀性，换热效果好、使用寿命长等优势。但是由于目前对于碳化硅材料的焊接技术，需要在待焊接的碳化硅材料之间增加钎料、镀层等过渡层之后再进行钎焊、扩散焊接等工艺方法进行焊接。这种方法虽然达到了碳化硅材料之间的焊接、连接或贴合面结合的目的，但因碳化硅材料之间存在过渡层，且过渡层的材料或过渡焊后残留的成份与碳化硅不同，过渡层材料的耐腐蚀和耐高温等性能远远不如碳化硅。在换热器使用过程，过渡层或过渡层与碳化硅之间的结合面会首先断裂，导致换热器产生裂缝而失效，使得换热器整体对高温和腐蚀的耐受度大大降低。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的扩散焊接成型的碳化硅之间存在过渡层，导致碳化硅产品对高温、腐蚀的耐受度降低的缺陷，从而提供一种碳化硅扩散焊接方法及碳化硅换热器。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种碳化硅扩散焊接方法，包括：
对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内；
对扩散焊接炉内抽真空至炉内气压不大于10-2Pa或向扩散焊接炉内充入保护气体至炉内气压为0.2Mpa~0.5Mpa；
对扩散焊接炉内进行升温，至炉内温度为2000℃~2400℃，并对碳化硅零件施加20MPa~25Mpa的压强，并保持恒温恒压至少50min；
对扩散焊接炉进行降温至不高于300℃后开炉，即可得到碳化硅扩散焊接产品。
可选地，对扩散焊接炉内进行升温步骤包括对扩散焊接炉内进行2~8段梯度升温。
可选地，多段梯度升温之间还包括保温加压段。
可选地，对扩散焊接炉内进行升温步骤包括：
首先将扩散焊接炉内温度由初始温度以第一升温速率升温至500℃，在500℃下对碳化硅零件施加5Mpa的压强，并保温60min~70min；
然后将扩散焊接炉内温度以第二升温速率升温至1100，在1100℃下对碳化硅零件施加12Mpa的压强，并保温55min~65min；
再将扩散焊接炉内温度以第三升温速率升温至1500℃，在1760℃下对碳化硅零件施加18Mpa的压强，并保温25min~35min；
最后将扩散焊接炉内温度以第四升温速率升温至2000℃~2400℃。
可选地，第一升温速率、第二升温速率均为10℃/min，第三升温速率为16℃/min，第四升温速率为12℃/min。
可选地，对扩散焊接炉进行降温步骤，包括：首先将扩散焊接炉内温度以恒定降温速率降温至预定温度，在预定温度下对碳化硅零件施加预定压强并进行保温预定时长后，再将扩散焊接炉内温度降温至不高于300℃。
可选地，预定温度不高于1500℃，预定压强不大于17MPa。
可选地，保护气体为氮气、氩气或氦气。
可选地，在将碳化硅零件置于扩散焊接炉内后，对碳化硅零件进行预压后，再对扩散焊接炉内抽真空或充入保护气体。
本发明还提供一种碳化硅换热器，碳化硅换热器由本发明所述的碳化硅扩散焊接方法焊接成型。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的碳化硅扩散焊接方法，包括：对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内；对扩散焊接炉内抽真空至炉内气压不大于10-2Pa或向扩散焊接炉内充入保护气体至炉内气压为0.2Mpa~0.5Mpa；对扩散焊接炉内进行升温，至炉内温度为2000℃~2400℃，并对碳化硅零件施加20MPa~25Mpa的压强，并保持恒温恒压至少50min；对扩散焊接炉进行降温至不高于300℃后开炉，即可得到碳化硅扩散焊接产品。通过对碳化硅零件在2000℃~2400℃的环境温度下施加20MPa~25Mpa的压强并保温保压至少50min，碳化硅零件的界面之间即可发生稳定扩散，进而得到扩散焊接成型的碳化硅产品。得到的碳化硅产品内部无过渡层，碳化硅零件之间能够完全焊接融合。避免了碳化硅之间的过渡层对碳化硅产品的性能的影响。
2.本发明提供的碳化硅扩散焊接方法，对扩散焊接炉内进行升温步骤包括对扩散焊接炉内进行2~8段梯度升温。通过多段梯度升温能够避免在焊接成型过程中，由于温度较低而碳化硅零件压强过高，而导致的碳化硅零件碎裂。
3.本发明提供的碳化硅扩散焊接方法，对扩散焊接炉进行降温步骤，包括：首先将扩散焊接炉内温度以恒定降温速率降温至预定温度，在预定温度下对碳化硅零件施加预定压强并进行保温预定时长后，再将扩散焊接炉内温度降温至不高于300℃。在取出碳化硅产品时，预先将扩散焊接炉内的温度降低，并加压保持预定时长。由于温度降低，碳化硅产品内会产生温度预应力，对碳化硅预先降温后加压保持，能够充分释放在高温降温阶段碳化硅产品内的预应力，避免在降温阶段碳化硅产品发生断裂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的第一种实施方式中提供的碳化硅扩散焊接方法的升温方式示意图。
图2为本发明的实施方式中提供的碳化硅换热器的断面图。
附图标记说明：1.碳化硅换热器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种碳化硅扩散焊接方法，包括：
对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内。为了防止抽真空过程中，碳化硅零件移动导致碳化硅零件之间发生错位，在将碳化硅零件置于扩散焊接炉内，利用扩散焊接炉的上压头和下压头对碳化硅零件进行预压后，再对扩散焊接炉内抽真空至炉内气压为10-2Pa。
对扩散焊接炉内按照如图1所示的升温方式进行升温。具体地，对扩散焊接炉内进行4段梯度升温，4段梯度升温之间还包括保温加压段。首先将扩散焊接炉内温度由初始温度以第一升温速率升温至500℃，在500℃下对碳化硅零件施加5Mpa的压强，并保温65min；然后将扩散焊接炉内温度以第二升温速率升温至1100℃，在1100℃下对碳化硅零件施加12Mpa的压强，并保温60min；再将扩散焊接炉内温度以第三升温速率升温至1500℃，在1760℃下对碳化硅零件施加18Mpa的压强，并保温30min；最后将扩散焊接炉内温度以第四升温速率升温至2280℃。第一升温速率、第二升温速率均为10℃/min，第三升温速率为16℃/min，第四升温速率为12℃/min。
在炉内温度为2280℃下，对碳化硅零件施加20MPa的压强，并保持恒温恒压50min。对扩散焊接炉进行降温，首先将扩散焊接炉内温度以恒定降温速率降温至预定温度，在预定温度下对碳化硅零件施加预定压强并进行保温预定时长后，再将扩散焊接炉内温度降温至300℃，开炉即可得到碳化硅扩散焊接产品。本实施例中预定温度为1500摄氏度，预定压强为17MPa，预定时长为40min。
本实施例还提供一种碳化硅换热器1，碳化硅换热器1采用实施例1提供的碳化硅扩散焊接方法扩散焊接成型，碳化硅换热器1具有碳化硅扩散焊接方法的全部优点，在此不再赘述。
实施例2
本实施例提供一种碳化硅扩散焊接方法，包括：
对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内。为了防止抽真空过程中，碳化硅零件移动导致碳化硅零件之间发生错位，在将碳化硅零件置于扩散焊接炉内，利用扩散焊接炉的上压头和下压头对碳化硅零件进行预压后，再对扩散焊接炉内抽真空至炉内气压为10-3Pa。
对扩散焊接炉内进行升温。具体地，对扩散焊接炉内进行4段梯度升温，4段梯度升温之间还包括保温加压段。首先将扩散焊接炉内温度由初始温度以第一升温速率升温至500℃，在500℃下对碳化硅零件施加5Mpa的压强，并保温60min；然后将扩散焊接炉内温度以第二升温速率升温至1100℃，在1100℃下对碳化硅零件施加12Mpa的压强，并保温65min；再将扩散焊接炉内温度以第三升温速率升温至1500℃，在1760℃下对碳化硅零件施加18Mpa的压强，并保温35min；最后将扩散焊接炉内温度以第四升温速率升温至2000℃。第一升温速率为8℃/min、第二升温速率为10℃/min，第三升温速率为16℃/min，第四升温速率为12℃/min。
在炉内温度为2000℃下，对碳化硅零件施加22MPa的压强，并保持恒温恒压60min。对扩散焊接炉进行降温，首先将扩散焊接炉内温度以恒定降温速率降温至预定温度，在预定温度下对碳化硅零件施加预定压强并进行保温预定时长后，再将扩散焊接炉内温度降温至250℃，开炉即可得到碳化硅扩散焊接产品。本实施例中预定温度为1200摄氏度，预定压强为15MPa，预定时长为50min。
本实施例还提供一种碳化硅换热器1，碳化硅换热器1采用实施例2提供的碳化硅扩散焊接方法扩散焊接成型，碳化硅换热器1具有碳化硅扩散焊接方法的全部优点，在此不再赘述。
实施例3
本实施例提供一种碳化硅扩散焊接方法，包括：
对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内。为了防止抽真空过程中，碳化硅零件移动导致碳化硅零件之间发生错位，在将碳化硅零件置于扩散焊接炉内，利用扩散焊接炉的上压头和下压头对碳化硅零件进行预压后，再对扩散焊接炉内抽真空至炉内气压为10-2Pa。
对扩散焊接炉内进行升温。具体地，对扩散焊接炉内进行4段梯度升温，4段梯度升温之间还包括保温加压段。首先将扩散焊接炉内温度由初始温度以第一升温速率升温至500℃，在500℃下对碳化硅零件施加5Mpa的压强，并保温70min；然后将扩散焊接炉内温度以第二升温速率升温至1100℃，在1100℃下对碳化硅零件施加12Mpa的压强，并保温55min；再将扩散焊接炉内温度以第三升温速率升温至1500℃，在1760℃下对碳化硅零件施加18Mpa的压强，并保温25min；最后将扩散焊接炉内温度以第四升温速率升温至2400℃。第一升温速率为10℃/min、第二升温速率为12℃/min，第三升温速率为14℃/min，第四升温速率为12℃/min。
在炉内温度为2400℃下，对碳化硅零件施加25MPa的压强，并保持恒温恒压50min。对扩散焊接炉进行降温，首先将扩散焊接炉内温度以恒定降温速率降温至预定温度，在预定温度下对碳化硅零件施加预定压强并进行保温预定时长后，再将扩散焊接炉内温度降温至300℃，开炉即可得到碳化硅扩散焊接产品。本实施例中预定温度为1450摄氏度，预定压强为16MPa，预定时长为45min。
本实施例还提供一种碳化硅换热器1，碳化硅换热器1采用实施例3提供的碳化硅扩散焊接方法扩散焊接成型，碳化硅换热器1具有碳化硅扩散焊接方法的全部优点，在此不再赘述。
实施例4
本实施例提供一种碳化硅扩散焊接方法，包括：
对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内。为了防止抽真空过程中，碳化硅零件移动导致碳化硅零件之间发生错位，在将碳化硅零件置于扩散焊接炉内，利用扩散焊接炉的上压头和下压头对碳化硅零件进行预压后，再对扩散焊接炉内抽真空至炉内气压为10-2Pa。
对扩散焊接炉内进行升温。具体地，对扩散焊接炉内进行2段梯度升温，2段梯度升温之间还包括保温加压段。首先将扩散焊接炉内温度由初始温度以第一升温速率升温至1000℃，在1000℃下对碳化硅零件施加12Mpa的压强，并保温120min；然后将扩散焊接炉内温度以第二升温速率升温至2000℃，在2000℃下对碳化硅零件施加20Mpa的压强，并保温180min。第一升温速率为6℃/min、第二升温速率为8℃/min。
在炉内温度为2000℃下，对碳化硅零件施加20MPa的压强，并保持恒温恒压90min。对扩散焊接炉进行降温，首先将扩散焊接炉内温度以恒定降温速率降温至预定温度，在预定温度下对碳化硅零件施加预定压强并进行保温预定时长后，再将扩散焊接炉内温度降温至300℃，开炉即可得到碳化硅扩散焊接产品。本实施例中预定温度为1500摄氏度，预定压强为17MPa，预定时长为40min。
本实施例还提供一种碳化硅换热器1，碳化硅换热器1采用实施例4提供的碳化硅扩散焊接方法扩散焊接成型，碳化硅换热器1具有碳化硅扩散焊接方法的全部优点，在此不再赘述。
实施例5
本实施例提供一种碳化硅扩散焊接方法，包括：
对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内。为了防止抽真空过程中，碳化硅零件移动导致碳化硅零件之间发生错位，在将碳化硅零件置于扩散焊接炉内，利用扩散焊接炉的上压头和下压头对碳化硅零件进行预压后，再对扩散焊接炉内抽真空至炉内气压为10-2Pa。
对扩散焊接炉内进行升温。具体地，对扩散焊接炉内进行8段梯度升温，8段梯度升温之间还包括保温加压段。首先将扩散焊接炉内温度由初始温度以第一升温速率升温至200℃，在500℃下对碳化硅零件施加5Mpa的压强，并保温20min；然后将扩散焊接炉内温度以第二升温速率升温至550℃，在550℃下对碳化硅零件施加8Mpa的压强，并保温15min；再将扩散焊接炉内温度以第三升温速率升温至900℃，在900℃下对碳化硅零件施加12Mpa的压强，并保温15min；再将扩散焊接炉内温度以第四升温速率升温至1250℃，在1250℃下对碳化硅零件施加15Mpa的压强，并保温20min；再将扩散焊接炉内温度以第五升温速率升温至1500℃，在1500℃下对碳化硅零件施加15Mpa的压强，并保温18min；再将扩散焊接炉内温度以第六升温速率升温至1800℃，在1800℃下对碳化硅零件施加18Mpa的压强，并保温20min；再将扩散焊接炉内温度以第七升温速率升温至2100℃，在2100℃下对碳化硅零件施加20Mpa的压强，并保温30min；最后将扩散焊接炉内温度以第八升温速率升温至2400℃。第一升温速率为6℃/min、第二升温速率为10℃/min，第三升温速率为12℃/min，第四升温速率为15℃/min，，第五升温速率为18℃/min，第六升温速率为18℃/min，第七升温速率为15℃/min，第八升温速率为12℃/min。
在炉内温度为2400℃下，对碳化硅零件施加25MPa的压强，并保持恒温恒压50min。对扩散焊接炉进行降温，首先将扩散焊接炉内温度以恒定降温速率降温至预定温度，在预定温度下对碳化硅零件施加预定压强并进行保温预定时长后，再将扩散焊接炉内温度降温至300℃，开炉即可得到碳化硅扩散焊接产品。本实施例中预定温度为1500摄氏度，预定压强为16MPa，预定时长为60min。
本实施例还提供一种碳化硅换热器1，碳化硅换热器1采用实施例5提供的碳化硅扩散焊接方法扩散焊接成型，碳化硅换热器1具有碳化硅扩散焊接方法的全部优点，在此不再赘述。
实施例6
本实施例提供一种碳化硅扩散焊接方法，包括：
对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内。为了防止充入保护气体过程中，碳化硅零件移动导致碳化硅零件之间发生错位，在将碳化硅零件置于扩散焊接炉内，利用扩散焊接炉的上压头和下压头对碳化硅零件进行预压后，再对扩散焊接炉内充入保护气体至气压为0.2Mpa。
对扩散焊接炉内按照如图1所示的升温方式进行升温。具体地，对扩散焊接炉内进行4段梯度升温，4段梯度升温之间还包括保温加压段。首先将扩散焊接炉内温度由初始温度以第一升温速率升温至500℃，在500℃下对碳化硅零件施加5Mpa的压强，并保温65min；然后将扩散焊接炉内温度以第二升温速率升温至1100℃，在1100℃下对碳化硅零件施加12Mpa的压强，并保温60min；再将扩散焊接炉内温度以第三升温速率升温至1500℃，在1760℃下对碳化硅零件施加18Mpa的压强，并保温30min；最后将扩散焊接炉内温度以第四升温速率升温至2280℃。第一升温速率、第二升温速率均为10℃/min，第三升温速率为16℃/min，第四升温速率为12℃/min。
在炉内温度为2280℃下，对碳化硅零件施加20MPa的压强，并保持恒温恒压50min。对扩散焊接炉进行降温，首先将扩散焊接炉内温度以恒定降温速率降温至预定温度，在预定温度下对碳化硅零件施加预定压强并进行保温预定时长后，再将扩散焊接炉内温度降温至300℃，开炉即可得到碳化硅扩散焊接产品。本实施例中预定温度为1500摄氏度，预定压强为17MPa，预定时长为40min。
本实施例还提供一种碳化硅换热器1，碳化硅换热器1采用实施例6提供的碳化硅扩散焊接方法扩散焊接成型，碳化硅换热器1具有碳化硅扩散焊接方法的全部优点，在此不再赘述。
实施例7
本实施例提供一种碳化硅扩散焊接方法，包括：
对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内。为了防止充入保护气体过程中，碳化硅零件移动导致碳化硅零件之间发生错位，在将碳化硅零件置于扩散焊接炉内，利用扩散焊接炉的上压头和下压头对碳化硅零件进行预压后，再对扩散焊接炉内充入保护气体至气压为0.5Mpa。
对扩散焊接炉内按照如图1所示的升温方式进行升温。具体地，对扩散焊接炉内进行4段梯度升温，4段梯度升温之间还包括保温加压段。首先将扩散焊接炉内温度由初始温度以第一升温速率升温至500℃，在500℃下对碳化硅零件施加5Mpa的压强，并保温65min；然后将扩散焊接炉内温度以第二升温速率升温至1100℃，在1100℃下对碳化硅零件施加12Mpa的压强，并保温60min；再将扩散焊接炉内温度以第三升温速率升温至1500℃，在1760℃下对碳化硅零件施加18Mpa的压强，并保温30min；最后将扩散焊接炉内温度以第四升温速率升温至2280℃。第一升温速率、第二升温速率均为10℃/min，第三升温速率为16℃/min，第四升温速率为12℃/min。
在炉内温度为2280℃下，对碳化硅零件施加20MPa的压强，并保持恒温恒压50min。对扩散焊接炉进行降温，首先将扩散焊接炉内温度以恒定降温速率降温至预定温度，在预定温度下对碳化硅零件施加预定压强并进行保温预定时长后，再将扩散焊接炉内温度降温至300℃，开炉即可得到碳化硅扩散焊接产品。本实施例中预定温度为1500摄氏度，预定压强为17MPa，预定时长为40min。
本实施例还提供一种碳化硅换热器1，碳化硅换热器1采用实施例7提供的碳化硅扩散焊接方法扩散焊接成型，碳化硅换热器1具有碳化硅扩散焊接方法的全部优点，在此不再赘述。
实施例8
本实施例提供一种碳化硅扩散焊接方法，包括：
对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内。为了防止充入保护气体过程中，碳化硅零件移动导致碳化硅零件之间发生错位，在将碳化硅零件置于扩散焊接炉内，利用扩散焊接炉的上压头和下压头对碳化硅零件进行预压后，再对扩散焊接炉内充入保护气体至气压为0.35Mpa。
对扩散焊接炉内进行升温。具体地，对扩散焊接炉内进行4段梯度升温，4段梯度升温之间还包括保温加压段。首先将扩散焊接炉内温度由初始温度以第一升温速率升温至500℃，在500℃下对碳化硅零件施加5Mpa的压强，并保温60min；然后将扩散焊接炉内温度以第二升温速率升温至1100℃，在1100℃下对碳化硅零件施加12Mpa的压强，并保温65min；再将扩散焊接炉内温度以第三升温速率升温至1500℃，在1760℃下对碳化硅零件施加18Mpa的压强，并保温35min；最后将扩散焊接炉内温度以第四升温速率升温至2000℃。第一升温速率为8℃/min、第二升温速率为10℃/min，第三升温速率为16℃/min，第四升温速率为12℃/min。
在炉内温度为2000℃下，对碳化硅零件施加22MPa的压强，并保持恒温恒压60min。对扩散焊接炉进行降温，首先将扩散焊接炉内温度以恒定降温速率降温至预定温度，在预定温度下对碳化硅零件施加预定压强并进行保温预定时长后，再将扩散焊接炉内温度降温至250℃，开炉即可得到碳化硅扩散焊接产品。本实施例中预定温度为1200摄氏度，预定压强为15MPa，预定时长为50min。
本实施例还提供一种碳化硅换热器1，碳化硅换热器1采用实施例8提供的碳化硅扩散焊接方法扩散焊接成型，碳化硅换热器1具有碳化硅扩散焊接方法的全部优点，在此不再赘述。
通过对碳化硅零件在2000℃~2400℃的环境温度下施加20MPa~25Mpa的压强并保温保压至少50min，碳化硅零件的界面之间即可发生稳定扩散，进而得到扩散焊接成型的碳化硅产品。避免了碳化硅之间的过渡层对碳化硅产品的性能的影响。如图2所示，可明显观察到碳化硅换热器1内部的各个零件之间无过渡层，碳化硅零件之间能够完全焊接融合，扩散焊接成型的碳化硅换热器1，可以通过4.5MPa气密检测及9.8MPa耐压测试。在焊接过程中如果压力低于20Mpa，则焊接得到的碳化硅产品出现泄漏、串腔及承压能力不足的缺陷，还会出现产品焊接结合面无法充分有效接触，无法形成有效的焊道从而无法保证焊接的可靠性的缺陷。在焊接过程中如果压力高于25Mpa，则会出现碳化硅产品变形率较大的缺陷，导致碳化硅产品的焊后尺寸不良及通道变形量超差，从而影响碳化硅产品的最终使用效果；而且碳化硅产品焊接时压力过大时，碳化硅零件的受压方向尺寸会变小，且碳化硅零件的四周会产生不规则变形，预留通道会产生大量变形从而影响产品质量。在产品最佳的焊接效果为在保证焊接合格率和焊道可靠性的情况下，变形率越小越好，一般情况下焊接变形量为0.02~0.5mm。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种碳化硅扩散焊接方法，其特征在于，包括：
对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内；
对扩散焊接炉内抽真空至炉内气压不大于10-2Pa或向扩散焊接炉内充入保护气体至炉内气压为0.2Mpa~0.5Mpa；
对扩散焊接炉内进行升温：首先将扩散焊接炉内温度由初始温度以第一升温速率升温至500℃，在500℃下对碳化硅零件施加5Mpa的压强，并保温60min~70min；然后将扩散焊接炉内温度以第二升温速率升温至1100℃，在1100℃下对碳化硅零件施加12Mpa的压强，并保温55min~65min；再将扩散焊接炉内温度以第三升温速率升温至1740℃，在1740℃下对碳化硅零件施加18Mpa的压强，并保温30min；最后将扩散焊接炉内温度以第四升温速率升温至2000℃~2400℃，并对碳化硅零件施加20MPa~25Mpa的压强，保持恒温恒压至少50min；
对扩散焊接炉进行降温：首先将扩散焊接炉内温度以恒定降温速率降温至预定温度，在预定温度下对碳化硅零件施加预定压强并进行保温预定时长后，再将扩散焊接炉内温度降温至不高于300℃，即可得到碳化硅扩散焊接产品。
2.根据权利要求1所述的碳化硅扩散焊接方法，其特征在于，所述第一升温速率、所述第二升温速率均为10℃/min，所述第三升温速率为16℃/min，所述第四升温速率为12℃/min。
3.根据权利要求1或2所述的碳化硅扩散焊接方法，其特征在于，所述预定温度不高于1500℃，所述预定压强不大于17MPa。
4.根据权利要求1或2所述的碳化硅扩散焊接方法，其特征在于，所述保护气体为氮气、氩气或氦气。
5.根据权利要求3所述的碳化硅扩散焊接方法，其特征在于，所述保护气体为氮气、氩气或氦气。
6.根据权利要求1或2或5所述的碳化硅扩散焊接方法，其特征在于，在将碳化硅零件置于扩散焊接炉内后，对碳化硅零件进行预压后，再对扩散焊接炉内抽真空或充入保护气体。
7.根据权利要求3所述的碳化硅扩散焊接方法，其特征在于，在将碳化硅零件置于扩散焊接炉内后，对碳化硅零件进行预压后，再对扩散焊接炉内抽真空或充入保护气体。
8.根据权利要求4所述的碳化硅扩散焊接方法，其特征在于，在将碳化硅零件置于扩散焊接炉内后，对碳化硅零件进行预压后，再对扩散焊接炉内抽真空或充入保护气体。
9.一种碳化硅换热器，其特征在于，所述碳化硅换热器由权利要求1至8任一项所述的碳化硅扩散焊接方法成型。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115647555B (zh) * 2022-12-13 2023-04-21 杭州沈氏节能科技股份有限公司 一种高温合金微通道换热器的焊接方法及焊接产品
CN116689932B (zh) * 2023-08-02 2023-10-31 杭州沈氏节能科技股份有限公司 一种微通道换热器的扩散焊接方法及焊接产品

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1762639A (zh) * 2005-11-08 2006-04-26 西北工业大学 碳/碳化硅复合材料瞬间液相扩散焊接方法
CN1903795A (zh) * 2006-08-02 2007-01-31 哈尔滨工业大学 一种低温活性真空扩散连接陶瓷的方法
CN106808079A (zh) * 2017-01-11 2017-06-09 西北工业大学 一种TiAl合金与Ti2AlNb合金的扩散连接方法
CN107745178A (zh) * 2017-10-17 2018-03-02 西北工业大学 高温TiAl合金与Ti2AlNb合金环形件的扩散连接方法
CN108558428A (zh) * 2018-05-21 2018-09-21 合肥工业大学 一种用于扩散连接碳化硅陶瓷的复合中间层及其连接工艺
CN110756980A (zh) * 2019-11-07 2020-02-07 西北工业大学 分段式扩散焊接方法、其应用和航空发动机空心叶片
CN111037022A (zh) * 2020-01-07 2020-04-21 南通艾斯安液压科技有限公司 一种铝制散热器真空钎焊工艺
CN111468815A (zh) * 2020-04-02 2020-07-31 上海航天精密机械研究所 一种无中间层的铝合金扩散连接方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6613251B2 (en) * 2001-12-10 2003-09-02 Trw Inc. Method of forming a ceramic article including silicon carbide

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1762639A (zh) * 2005-11-08 2006-04-26 西北工业大学 碳/碳化硅复合材料瞬间液相扩散焊接方法
CN1903795A (zh) * 2006-08-02 2007-01-31 哈尔滨工业大学 一种低温活性真空扩散连接陶瓷的方法
CN106808079A (zh) * 2017-01-11 2017-06-09 西北工业大学 一种TiAl合金与Ti2AlNb合金的扩散连接方法
CN107745178A (zh) * 2017-10-17 2018-03-02 西北工业大学 高温TiAl合金与Ti2AlNb合金环形件的扩散连接方法
CN108558428A (zh) * 2018-05-21 2018-09-21 合肥工业大学 一种用于扩散连接碳化硅陶瓷的复合中间层及其连接工艺
CN110756980A (zh) * 2019-11-07 2020-02-07 西北工业大学 分段式扩散焊接方法、其应用和航空发动机空心叶片
CN111037022A (zh) * 2020-01-07 2020-04-21 南通艾斯安液压科技有限公司 一种铝制散热器真空钎焊工艺
CN111468815A (zh) * 2020-04-02 2020-07-31 上海航天精密机械研究所 一种无中间层的铝合金扩散连接方法

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