● 摘要
碳/碳复合材料（C/C）和碳纤维增强碳-碳化硅双基复合材料（C/C-SiC）在高温下具有优良的物理、化学性能, 是优异的高温结构材料, 在航空航天等领域得到广泛的应用，先进可靠的连接技术是扩大这类材料工程应用的关键。本文采用硼改性酚醛树脂（BPF）、B4C粉、SiO2粉、W粉和Cr粉作为连接剂通过反应成形连接工艺连接C/C与其自身, C/C和 C/C-SiC复合材料；同时研究C/C~C/C连接件的抗烧蚀性能。采用BPF、B4C、SiO2和Cr粉作为连接剂通过反应成形连接工艺连接C/C与其自身。首先确定其最佳低温固化工艺为：从室温（～25℃）到80℃，保温105min, 再升温到120℃, 保温120min, 最后再升温到180℃, 保温120min。性能最好的组成为:Cr粉与BPF、B4C、SiO2三者总质量的质量比为30：70。制得的连接件低温固化后的剪切强度可达到13.75MPa。低温连接件在300℃~1400℃区间进行真空高温热处理, 连接件强度变化较复杂, 在300℃和1000℃分别取得极大值, 剪切强度分别为14.55MPa和6.42MPa。在1100℃以上, 添加铬粉后连接件的连接强度比未添加铬粉的连接件连接强度高, 此时连接层主要由Cr7C3、BCr、B2Cr、SiC等新相组成, 结构较为均匀致密, 但是在连接层内部出现一定的孔洞等缺陷, 连接层内C、Si、O、B和Cr元素分布都较为均匀, 且在界面处发生了扩散。连接件断裂方式为混合断裂。连接件在700℃~1000℃区间进行烧蚀处理时, 连接强度（剪切强度）在900℃达到最大值, 为9.80MPa。此时连接层的主要成分为B4C, Cr, B2O3和SiO2, 与BPF固化基体构成了复相陶瓷, 降低了连接层的体积收缩, 同时Cr粉的加入可有效填充BPF因裂解而产生的孔隙, 降低了孔隙率, 因而提高了连接件的连接强度。采用BPF、B4C、SiO2和W粉作为连接剂通过反应成形连接工艺连接C/C与C/C-SiC。在最佳工艺条件下制备的C/C和C/C-SiC连接件连接强度（剪切强度）为13.10MPa。低温连接件在300℃~1400℃区间进行真空高温热处理, 在400℃时连接强度取得一个最大值, 为18.65MPa, 随着温度的升高, 强度明显降低；在高温区域, 强度变化不明显, 在1100℃时取得极大值为7.28MPa。当热处理温度为400℃时, 连接层结构均匀致密, 没有明显的孔洞和裂纹, 且存在连接剂渗入到母材孔隙中的现象, 形成绞合作用。连接层主要是由B、Si、O、C和W五种元素组成的, 分布较均匀, 在界面处发生了扩散, 从而提高连接强度。连接件的断裂方式为混合断裂。此反应成形连接工艺的成本低廉、操作简单且可以满足低温连接、连接件高温服役的要求, 适合工程化应用。