本技术涉及一种利用Ti-Ni-Nb复合中间层实现Cf/SiC复合材料与YSZ陶瓷在高温条件下钎焊的方法,属于异种材料钎焊技术领域。
背景技术
现代航空发动机正朝着高推重比及高机动性能方向发展,尤其以新一代变循环发动机为代表,发动机推力和升力已经达到一个新高度。尾喷管是航空发动机产生推力和升力的关键部件,其产生推力的大小及方向对航空发动机的性能有决定性影响。这就要求航空发动机Cf
/SiC复合材料尾喷管扩张调节片的调节更加精准、迅速,而这是通过与其连接的金属耳座传动实现的。由于尾喷管Cf
/SiC复合材料扩张调节片长期处于气动力以及高温气动热作用(可达1000℃)中,而金属耳座耐温能力有限,因此需要引入热导率较低的耐高温隔热材料来控制金属耳座温度,从而减缓金属耳座的变形和开裂。
氧化钇稳定氧化锆陶瓷(简称YSZ陶瓷)是一种先进的陶瓷隔热材料,它由氧化锆和稳定剂氧化钇所构成,具有高熔点、优异的绝缘性能、热稳定性以及韧性,广泛应用于高温结构材料、防热材料等领域。因此,YSZ陶瓷可用作航空发动机中Cf
/SiC复合材料扩张调节片与金属耳座之间的隔热材料。YSZ陶瓷隔热层应用的主要难点在于如何实现Cf
/SiC复合材料与YSZ陶瓷隔热层之间的可靠连接,并保证接头具备较强的高温服役能力。
YSZ陶瓷目前主要采用空气反应钎焊或玻璃钎料烧结连接,空气反应钎焊主要以Ag为基体添加各类氧化物,但难以满足瞬时1000℃的高温条件;而玻璃钎料在烧结过程中会产生一定程度的结晶,恶化玻璃的力学性能,导致此工艺下接头抗热震能力较弱,容易开裂。
目前针对YSZ陶瓷的高温真空钎焊鲜有报道,有学者采用TiNi金属钎料对于YSZ陶瓷与不锈钢的连接,钎料熔点可达942℃,但仍未达到飞机尾喷管扩张调节片的服役温度。(Indacochea J E.Polar A.Interface development in joining yttria stabilizedzirconia to stainless steel by in-situ alloying with Ni/Ti filler metals,2007.)因此,研制一种YSZ陶瓷与Cf
/SiC复合材料的高温钎焊方法,对于获得耐温能力更强的Cf
/SiC复合材料扩张调节片与金属耳座接头,从而提高尾喷管出气口温度、提升发动机推重比具有重要意义。
实现思路