CN114133264B - 碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法及接头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法及接头，涉及材料焊接技术领域，所述碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法包括将CuTi膏状钎料涂覆在除杂后的碳化硅陶瓷复合材料的表面，依次经过热处理、清洗及干燥后，得到第一待焊材料；将BNix膏状钎料涂覆在除杂后的镍基高温合金表面，得到第二待焊材料；将步骤S1得到的所述第一待焊材料放置在步骤S2得到的所述第二待焊材料的上方，用模具夹紧，经热处理后，得到碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接接头。本发明获得的接头的室温剪切强度最大可达50MPa，高温剪切强度最大可达55MPa。

Description

碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法及接头
技术领域
本发明涉及材料焊接技术领域，具体而言，涉及一种碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法及接头。
背景技术
碳化硅纤维增强碳化硅复合陶瓷(通式为SiCf/SiC)是新型的耐高温、抗氧化、轻质的结构材料。该材料因为具有比较优良的机械性能(耐高温、抗氧化、轻质)，镍基高温合金具有良好的高温热强性、耐氧化、耐腐蚀等优良性质，长时间工作温度可达900℃，而短时间工作温度也可以达到1600℃，因此在火箭发动机、航空喷漆发动机等航空航天领域受到了广泛关注。
目前，常使用钎焊或者扩散焊对陶瓷与金属进行连接。但是现有技术中，对于SiCf/SiC复合材料与镍基高温合金的连接，仍然存在应力大，使用温度低，陶瓷与金属之间反应程度剧烈的问题，影响了陶瓷与金属连接接头的强度。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术中SiCf/SiC复合材料与镍基高温合金的连接存在应力大，使用温度低，陶瓷与金属之间反应程度剧烈的问题。
为解决上述问题，本发明提供一种碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，包括如下步骤：
步骤S1,将CuTi膏状钎料涂覆在除杂后的碳化硅陶瓷复合材料的表面，依次经过热处理、清洗及干燥后，得到第一待焊材料；
步骤S2,将BNix膏状钎料涂覆在除杂后的镍基高温合金表面，得到第二待焊材料；
步骤S3,将步骤S1得到的所述第一待焊材料放置在步骤S2得到的所述第二待焊材料的上方，用模具夹紧，经热处理后，得到碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接接头。
较佳地，步骤S1中所述CuTi膏状钎料通过将CuTi粉末与粘接剂混合制得，且所述CuTi粉末与所述粘接剂的质量比为1:(0.2-0.6)。
较佳地，所述CuTi粉末的组成包括：99at.％–95at.％的Cu和1at.％–5at.％的Ti。
较佳地，步骤S2中所述BNiX膏状钎料通过将BNix粉末与粘接剂混合制得，且所述BNix粉末与所述粘接剂的质量比为1:(0.2-0.6)。
较佳地，所述粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，且所述松油醇与所述无水乙醇的体积比为5:(1-5)。
较佳地，步骤S1和/或步骤S2中所述除杂的过程包括：依次使用粒度逐渐增大的多个水砂纸对所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料进行机械打磨，得到所述待焊面表面光滑的所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料，用洗液清洗后，将所述所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料在40-60℃温度下干燥20-40min，获得干净的所述待焊面。
较佳地，所述洗液包括蒸馏水和丙酮。
较佳地，步骤S1中，所述热处理包括：在真空炉中，依次以9-12℃/min的速度加热至380-420℃并保温8-10min，以9-12℃/min的速度继续加热至950-1050℃，再以7-8℃/min的速度降至380-420℃关闭加热，炉冷至室温。
较佳地，步骤S3中，所述热处理包括：在真空炉中，依次以9-12℃/min的速度加热至380-420℃，并保温8-10min，以9-12℃/min的速度继续加热至1000-1100℃并保温10min-45min，再以7-8℃/min的速度降至400℃关闭加热，炉冷至室温。
本发明所述的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法相较于现有技术的优势在于，本发明首先在碳化硅陶瓷复合材料表面涂覆TiCu层，其中，Ti与碳化硅之间的反应能够在碳化硅表面形成一层致密的TiC反应层，而Cu主要以Cu单质和少量CuTi金属间化合物的形式存在。而后采用BNiX钎料对涂覆后的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金进行直接连接，由于致密的TiC反应层的存在，Ni元素难以与碳化硅陶瓷直接发生反应，因此避免了母材之间或者镍基钎料与陶瓷之间的过度反应。另外，由于Cu与Ni存在无限固溶点，因此来自母材或者BNiX中的Ni能够与上步残留的Cu发生固溶。一方面，避免了由于Cu基带来的熔点过低的问题，另一方面，Cu元素能够与Ni固溶形成固溶体，具有良好的应力缓解能力，使得通过本方法获得的接头的室温剪切强度最大可达50MPa，高温剪切强度最大可达55MPa。
为解决上述问题，本发明提供一种接头，基于所述的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法制备，且所述接头的室温剪切强度范围包括48-50MPa，高温剪切强度范围包括53-55MPa。
本发明所述的接头与所述碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法相较于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法的流程图；
图2为本发明实施例中带有/Ti-Cu熔覆层的碳化硅纤维增强碳化硅的扫描电镜图；
图3为图2中局部放大示意图一；
图4为图2中局部放大示意图二；
图5为本发明实施例中的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料与镍基高温合金GH536的连接接头的Cu-Ni二元合金相图。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。
在本申请实施例的描述中，术语“一些实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
如图1所示，本发明实施例提供一种碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，包括如下步骤：
步骤S1,将CuTi膏状钎料涂覆在除杂后的碳化硅陶瓷复合材料的表面，依次经过热处理、清洗后，得到第一待焊材料；
步骤S2,将BNix膏状钎料涂覆在除杂后的镍基高温合金表面，得到第二待焊材料；
步骤S3,将步骤S1得到的所述第一待焊材料放置在步骤S2得到的所述第二待焊材料的上方，用模具夹紧，经热处理后，得到碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接接头。
在一些实施例中，步骤S1中所述CuTi膏状钎料通过将CuTi粉末与粘接剂混合制得，且所述CuTi粉末与所述粘接剂的质量比为1:(0.2-0.6)。
在一些优选的实施例中，所述CuTi粉末的组成包括：99at.％–95at.％的Cu和1at.％–5at.％的Ti。
本实施例中，按照上述配比称量得到CuTi粉末后置于球磨罐中，得到混合粉料，向其中加入无水乙醇，在氮气的保护下，加入磨球，然后球磨，得到混合均匀的涂覆材料粉末，由此，使得Cu与Ti的混合更加均匀，混合效果更好。
在一些实施例中，步骤S2中所述BNiX膏状钎料通过将BNix粉末与粘接剂混合制得，且所述BNix粉末与所述粘接剂的质量比为1:(0.2-0.6)。
在一些优选的实施例中，选用BNi2粉末商用钎料，粒度为300目，BNi2粉末的成分包括：6-8wt.％的Cr，4-5wt.％的Si，2.75-3.5wt.％的B，2.5-3.5wt.％的Fe，其余为Ni。其中Cr、Si、B元素具有降熔作用，有利于降低焊接温度。
本实施例中，按照上述配比称量得到BNi2粉末后置于球磨罐中，进行研磨，得到混合均匀的高熔点钎料粉末。由此，使得各组分的混合更加均匀，混合效果更好。
在一些优选的实施例中，所述粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，且所述松油醇与所述无水乙醇的体积比为5:(1-5)。由此，使得CuTi粉末或BNix粉末混合更加充分，混合效果好。
在一些实施例中，步骤S1和/或步骤S2中所述除杂的过程包括：依次使用粒度逐渐增大的多个水砂纸对所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料进行机械打磨，得到所述待焊面表面光滑的所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料，用洗液清洗后，将所述所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料在40-60℃温度下干燥20-40min，获得干净的所述待焊面。
在一些具体的实施例中，依次使用粒度为80#，400#，800#，1200#的水砂纸对所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料进行机械打磨，由此，使得所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料逐渐打磨，使得所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料的表面被打磨的更加光滑。
在一些实施例中，所述洗液包括蒸馏水和丙酮，能够使得打磨后的所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料的表面被清洗的更加干净。且在本实施例中，采用超声方法辅助清洗，使得清洗效果更好。
在一些实施例中，步骤S1中，所述热处理包括：在真空炉中，依次以9-12℃/min的速度加热至380-420℃并保温8-10min，有利于粘接剂中松油醇的挥发，以9-12℃/min的速度继续加热至950-1050℃，使得Cu-Ti熔覆层熔化，再以7-8℃/min的速度降至380-420℃关闭加热，炉冷至室温。有利于Ti与碳化硅之间的反应能够在碳化硅表面形成一层致密的TiC反应层。
在一些实施例中，步骤S1中，所述清洗及干燥包括：将涂覆有Ti-Cu熔覆层的碳化硅陶瓷复合材料的待焊面用2000号砂纸打磨，并用丙酮超声清洗10min后在40℃-60℃温度下干燥20min-40min。由此，能够获得干净的待焊面，有利于后续的焊接。
在一些实施例中，步骤S3中，模具夹紧后向模具施以40-60g的压力，使得模具将第一待焊材料和第二待焊材料夹紧，有利于后续的焊接。
在一些实施例中，步骤S3中，所述热处理包括：在真空炉中，依次以9-12℃/min的速度加热至380-420℃，并保温8-10min，有利于粘接剂中松油醇的挥发，以9-12℃/min的速度继续加热至1000-1100℃并保温10min-45min，使得BNi2钎料熔化，再以7-8℃/min的速度降至400℃关闭加热，炉冷至室温。使得焊接效果更好。
在上述实施例中，真空炉的真空度为5×10-4托-5×10-6托，使得焊接效果更好。
本发实施例所述的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法首先在碳化硅陶瓷复合材料表面涂覆TiCu层，其中，Ti与碳化硅之间的反应能够在碳化硅表面形成一层致密的TiC反应层，而Cu主要以Cu单质和少量CuTi金属间化合物的形式存在。而后采用BNiX钎料对涂覆后的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金进行直接连接，由于致密的TiC反应层的存在，Ni元素难以与碳化硅陶瓷直接发生反应，因此避免了母材之间或者镍基钎料与陶瓷之间的过度反应。另外，由于Cu与Ni存在无限固溶点，因此来自母材或者BNiX中的Ni能够与上步残留的Cu发生固溶。一方面，避免了由于Cu基带来的熔点过低的问题，另一方面，Cu元素能够与Ni固溶形成固溶体，具有良好的应力缓解能力，使得通过本方法获得的接头的室温剪切强度最大可达50MPa，高温剪切强度最大可达55MPa。
本发明的另一实施例提供一种接头，基于所述的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法制备，且所述接头的室温剪切强度范围包括48-50MPa，高温剪切强度范围包括53-55MPa。
本发明所述的接头与所述碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法相较于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
实施例1
本发明实施例提供一种碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，包括如下步骤：
第一步：CuTi膏状钎料的制备
按照(99at.％–95at.％)Cu：(1at.％–5at.％)Ti的比例称量涂覆粉末，将涂覆粉末置于球磨罐中，得到混合粉料，向其中加入无水乙醇，在氮气的保护下，加入磨球，然后球磨；得到混合均匀的涂覆粉末；将混合均匀的涂覆粉末与粘接剂按比例混合，得到膏状钎料。其中，粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，所述的松油醇与无水乙醇的体积比为5:2；
第二步：BNi2膏状钎料的制备
选用商用钎料BNi2粉末，粒度为300目，成分为(6-8wt.％)Cr，(4-5wt.％)Si，(2.75-3.5wt.％)B，(2.5-3.5wt.％)Fe，Bal.Ni。将混合后的BNi2粉末置于球磨机中进行研磨，得到混合均匀的高熔点BNi2粉末；将混合均匀的BNi2粉末与粘接剂按比例混合，得到BNi2膏状钎料。其中，粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，所述的松油醇与无水乙醇的体积比为5:2；
第三步：去除杂质
1、依次使用80#，400#，800#，1200#的水砂纸对碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536进行机械打磨，得到待焊表面光滑的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536；
2、采用超声方法，分别利用蒸馏水以及丙酮对表面打磨光滑的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536进行清洗；
3、将碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536在50℃温度下干燥30min，得到去除杂质后的干净的待焊面。
第四步：碳化硅纤维增强碳化硅复合材料表面涂覆
将第一步中制备的CuTi膏状钎料以丝网印刷的方式涂覆在第三步处理后的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料表面。将涂覆后的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料送入真空炉中进行热处理。最后将碳化硅纤维增强碳化硅/Ti-Cu熔覆层的待焊面用2000号砂纸打磨，用丙酮超声清洗10min后，在50℃温度下干燥30min，得到第一待焊材料，如图2-4所示。由图2-4可以看出在碳化硅表面形成一层致密的TiC反应层，而Cu主要以Cu单质和少量CuTi金属间化合物的形式存在。
其中，热处理的工艺为：以10℃/min加热至400℃保温10min，利于松油醇挥发，然后以10℃/min继续加热至1000℃，使Ti-Cu熔覆层熔化，然后以7.5℃/min降至400℃关闭加热，炉冷至室温。
第五步：试件装配及焊接
将第二步中获得的BNi2膏状钎料通过丝网印刷的方式涂覆在第三步处理后的镍基高温合金GH536的待焊面，得到第二待焊材料，然后将第四步处理后的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料的待焊面放置在镍基高温合金GH536的待焊面上方，用模具夹紧，压力约为50g，送入真空炉中热处理，真空度为5×10-5托，得到碳化硅纤维增强碳化硅复合材料与镍基高温合金GH536的连接接头。如图5所示，由图5可以看出，Cu能够与Ni固溶形成固溶体。
其中，热处理的工艺为：以10℃/min加热至400℃保温10min，利于松油醇挥发，然后以10℃/min继续加热至1050℃，并保温30min，使钎料熔化，然后以7.5℃/min降至400℃关闭加热，炉冷至室温。
本实施例还提供一种碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，作为与上述实施例的对比实施例，与实施例1的区别之处在于，未对碳化硅纤维增强碳化硅复合材料涂覆CuTi，具体包括：
第一步：BNi2膏状钎料的制备
选用商用钎料BNi2粉末，粒度为300目，成分为(6-8wt.％)Cr，(4-5wt.％)Si，(2.75-3.5wt.％)B，(2.5-3.5wt.％)Fe，Bal.Ni。将混合后的BNi2粉末置于球磨机中进行研磨，得到混合均匀的高熔点BNi2粉末；将混合均匀的BNi2粉末与粘接剂按比例混合，得到BNi2膏状钎料。其中，粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，所述的松油醇与无水乙醇的体积比为5:2；
第二步：去除杂质
1、依次使用80#，400#，800#，1200#的水砂纸对碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536进行机械打磨，得到待焊表面光滑的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536；
2、采用超声方法，分别利用蒸馏水以及丙酮对表面打磨光滑的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536进行清洗；
3、将碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536在50℃温度下干燥30min，得到去除杂质后的干净的待焊面。
第三步：试件装配及焊接
将第一步中获得的BNi2膏状钎料通过丝网印刷的方式涂覆在第三步处理后的镍基高温合金GH536的待焊面，得到第二待焊材料，然后将碳化硅纤维增强碳化硅复合材料的待焊面放置在镍基高温合金GH536的待焊面上方，用模具夹紧，压力约为50g，送入真空炉中热处理，真空度为5×10-5托，得到碳化硅纤维增强碳化硅复合材料与镍基高温合金GH536的连接接头。
其中，热处理的工艺为：以10℃/min加热至400℃保温10min，利于松油醇挥发，然后10℃/min继续加热至1050℃，并保温30min，使钎料熔化，然后以7.5℃/min降至400℃关闭加热，炉冷至室温。
本实施例中得到的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料与镍基高温合金GH536的连接接头的接头强度为0MPa，这是由于镍基高温合金的过度溶解以及碳化硅纤维增强碳化硅复合材料的分解所导致的。
由此可以看出，本实施例中碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，首先在碳化硅陶瓷复合材料表面涂覆TiCu层，其中，Ti与碳化硅之间的反应能够在碳化硅表面形成一层致密的TiC反应层，而Cu主要以Cu单质和少量CuTi金属间化合物的形式存在。而后采用BNiX钎料对涂覆后的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金进行直接连接，由于致密的TiC反应层的存在，Ni元素难以与碳化硅陶瓷直接发生反应，因此避免了母材之间或者镍基钎料与陶瓷之间的过度反应。另外，由于Cu与Ni存在无限固溶点，因此来自母材或者BNiX中的Ni能够与上步残留的Cu发生固溶。一方面，避免了由于Cu基带来的熔点过低的问题，另一方面，Cu元素能够与Ni固溶形成固溶体，具有良好的应力缓解能力，使得通过本方法获得的接头的室温剪切强度最大可达50MPa，高温剪切强度最大可达55MPa。
实施例2
本发明实施例提供一种碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，包括如下步骤：
第一步：CuTi膏状钎料的制备
按照(99at.％–95at.％)Cu：(1at.％–5at.％)Ti的比例称量涂覆粉末，将涂覆粉末置于球磨罐中，得到混合粉料，向其中加入无水乙醇，在氮气的保护下，加入磨球，然后球磨；得到混合均匀的涂覆粉末；将混合均匀的涂覆粉末与粘接剂按比例混合，得到膏状钎料。其中，粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，所述的松油醇与无水乙醇的体积比为5:1；
第二步：BNi2膏状钎料的制备
选用商用钎料BNi2粉末，粒度为300目，成分为(6-8wt.％)Cr，(4-5wt.％)Si，(2.75-3.5wt.％)B，(2.5-3.5wt.％)Fe，Bal.Ni。将混合后的BNi2粉末置于球磨机中进行研磨，得到混合均匀的高熔点BNi2粉末；将混合均匀的BNi2粉末与粘接剂按比例混合，得到BNi2膏状钎料。其中，粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，所述的松油醇与无水乙醇的体积比为5:1；
第三步：去除杂质
1、依次使用80#，400#，800#，1200#的水砂纸对碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536进行机械打磨，得到待焊表面光滑的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536；
2、采用超声方法，分别利用蒸馏水以及丙酮对表面打磨光滑的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536进行清洗；
3、将碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536在40℃温度下干燥20min，得到去除杂质后的干净的待焊面。
第四步：碳化硅纤维增强碳化硅复合材料表面涂覆
将第一步中制备的CuTi膏状钎料以丝网印刷的方式涂覆在第三步处理后的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料表面。将涂覆后的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料送入真空炉中进行热处理。最后将碳化硅纤维增强碳化硅/Ti-Cu熔覆层的待焊面用2000号砂纸打磨，用丙酮超声清洗10min后，在40℃温度下干燥20min，得到第一待焊材料，如图2-4所示。由图2-4可以看出在碳化硅表面形成一层致密的TiC反应层，而Cu主要以Cu单质和少量CuTi金属间化合物的形式存在。
其中，热处理的工艺为：以9℃/min加热至380℃保温10min，利于松油醇挥发，然后以9℃/min继续加热至950℃，使Ti-Cu熔覆层熔化，然后以7℃/min降至380℃关闭加热，炉冷至室温。
第五步：试件装配及焊接
将第二步中获得的BNi2膏状钎料通过丝网印刷的方式涂覆在第三步处理后的镍基高温合金GH536的待焊面，得到第二待焊材料，然后将第四步处理后的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料的待焊面放置在镍基高温合金GH536的待焊面上方，用模具夹紧，压力约为50g，送入真空炉中热处理，真空度为5×10-6托，得到碳化硅纤维增强碳化硅复合材料与镍基高温合金GH536的连接接头。如图5所示，由图5可以看出，Cu能够与Ni固溶形成固溶体。
其中，热处理的工艺为：以9℃/min加热至380℃保温10min，利于松油醇挥发，然后以9℃/min继续加热至1000℃，并保温45min，使钎料熔化，然后以7℃/min降至380℃关闭加热，炉冷至室温。
实施例3
本发明实施例提供一种碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，包括如下步骤：
第一步：CuTi膏状钎料的制备
按照(99at.％–95at.％)Cu：(1at.％–5at.％)Ti的比例称量涂覆粉末，将涂覆粉末置于球磨罐中，得到混合粉料，向其中加入无水乙醇，在氮气的保护下，加入磨球，然后球磨；得到混合均匀的涂覆粉末；将混合均匀的涂覆粉末与粘接剂按比例混合，得到膏状钎料。其中，粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，所述的松油醇与无水乙醇的体积比为5:5；
第二步：BNi2膏状钎料的制备
选用商用钎料BNi2粉末，粒度为300目，成分为(6-8wt.％)Cr，(4-5wt.％)Si，(2.75-3.5wt.％)B，(2.5-3.5wt.％)Fe，Bal.Ni。将混合后的BNi2粉末置于球磨机中进行研磨，得到混合均匀的高熔点BNi2粉末；将混合均匀的BNi2粉末与粘接剂按比例混合，得到BNi2膏状钎料。其中，粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，所述的松油醇与无水乙醇的体积比为5:5；
第三步：去除杂质
1、依次使用80#，400#，800#，1200#的水砂纸对碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536进行机械打磨，得到待焊表面光滑的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536；
2、采用超声方法，分别利用蒸馏水以及丙酮对表面打磨光滑的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536进行清洗；
3、将碳化硅纤维增强碳化硅复合材料以及镍基高温合金GH536在60℃温度下干燥40min，得到去除杂质后的干净的待焊面。
第四步：碳化硅纤维增强碳化硅复合材料表面涂覆
将第一步中制备的CuTi膏状钎料以丝网印刷的方式涂覆在第三步处理后的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料表面。将涂覆后的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料送入真空炉中进行热处理。最后将碳化硅纤维增强碳化硅/Ti-Cu熔覆层的待焊面用2000号砂纸打磨，用丙酮超声清洗10min后，在60℃温度下干燥40min，得到第一待焊材料，如图2-4所示。由图2-4可以看出在碳化硅表面形成一层致密的TiC反应层，而Cu主要以Cu单质和少量CuTi金属间化合物的形式存在。
其中，热处理的工艺为：以12℃/min加热至420℃保温8min，利于松油醇挥发，然后以12℃/min继续加热至1050℃，使Ti-Cu熔覆层熔化，然后以8℃/min降至420℃关闭加热，炉冷至室温。
第五步：试件装配及焊接
将第二步中获得的BNi2膏状钎料通过丝网印刷的方式涂覆在第三步处理后的镍基高温合金GH536的待焊面，得到第二待焊材料，然后将第四步处理后的碳化硅纤维增强碳化硅复合材料的待焊面放置在镍基高温合金GH536的待焊面上方，用模具夹紧，压力约为50g，送入真空炉中热处理，真空度为5×10-4托，得到碳化硅纤维增强碳化硅复合材料与镍基高温合金GH536的连接接头。如图5所示，由图5可以看出，Cu能够与Ni固溶形成固溶体。
其中，热处理的工艺为：以12℃/min加热至420℃保温8min，利于松油醇挥发，然后以12℃/min继续加热至1100℃，并保温10min，使钎料熔化，然后以8℃/min降至420℃关闭加热，炉冷至室温。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1,将CuTi膏状钎料涂覆在除杂后的碳化硅陶瓷复合材料的表面，依次经过一次热处理、清洗及干燥后，得到第一待焊材料，所述CuTi膏状钎料通过将CuTi粉末与粘接剂混合制得，且所述CuTi粉末的组成包括：99at.%–95at.%的Cu和1at.%–5at.%的Ti，所述一次热处理包括：在真空炉中，依次以9-12℃/min的速度加热至380-420℃并保温8-10min，以9-12℃/min的速度继续加热至950-1050℃，再以7-8℃/min的速度降至380-420℃关闭加热，炉冷至室温；
步骤S2,将BNix膏状钎料涂覆在除杂后的镍基高温合金表面，得到第二待焊材料，其中X=2；
步骤S3,将步骤S1得到的所述第一待焊材料放置在步骤S2得到的所述第二待焊材料的上方，用模具夹紧，经二次热处理后，得到碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接接头，所述二次热处理包括：在真空炉中，依次以9-12℃/min的速度加热至380-420℃，并保温8-10min，以9-12℃/min的速度继续加热1000-1100℃并保温10min-45min，再以7-8℃/min的速度降至380-420℃关闭加热，炉冷至室温。
2.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，步骤S1中，所述CuTi粉末与所述粘接剂的质量比为1:（0.2-0.6）。
3.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，步骤S2中所述BNiX膏状钎料通过将BNix粉末与粘接剂混合制得，且所述BNix粉末与所述粘接剂的质量比为1:（0.2-0.6）。
4.根据权利要求2或3所述的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，所述粘接剂为松油醇与无水乙醇的混合物，且所述松油醇与所述无水乙醇的体积比为5:（1-5）。
5.根据权利要求1所述的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，步骤S1和/或步骤S2中所述除杂的过程包括：依次使用粒度逐渐增大的多个水砂纸对所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料进行机械打磨，得到待焊面表面光滑的所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料，用洗液清洗后，将所述所述镍基高温合金或所述碳化硅陶瓷复合材料在40-60℃温度下干燥20-40min，获得干净的所述待焊面。
6.根据权利要求5所述的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法，其特征在于，所述洗液包括蒸馏水和丙酮。
7.一种接头，其特征在于，基于如权利要求1-6任一项所述的碳化硅陶瓷复合材料与镍基高温合金的连接方法制备，且所述接头的室温剪切强度范围包括48-50MPa，高温剪切强度范围包括53-55MPa。
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