题目：C/SiC复合材料与钛合金TC4的真空钎焊技术研究

碳复合材料是航空航天领域中最有发展前途的高温部件材料，实现它与金属的连接是其实用化的关键。开展航天用碳复合材料与钛合金的真空钎焊技术研究，获得质量和性能优异的钎焊结构，对于新一代航天推进系统的研制和生产具有极其重要的研究和工程实际意义。本研究重点进行了C/SiC复合材料与钛合金TC4的真空活性钎焊技术研究工作，研制并优化了适用于两种母材的活性钎料，开展了复合材料与钛合金的真空钎焊工艺试验研究，探讨了影响接头组织和质量的因素以及界面结合机理。为了避免与宇航推进剂发生相容性问题，研制的适用于C/SiC复合材料与钛合金TC4的钎料成分中不能含有铜元素，为此研制了两大类无铜钎料：Ag基钎料和Ti基钎料，其中一种Ag基钎料已经申请了国防发明专利，正在审查过程。钎料在复合材料和钛合金上的润湿性试验表明：膏状Ag-Ti钎料对两种母材都具有良好的润湿性，Ag-Mn钎料可以良好润湿表面涂覆Ti粉的C/SiC复合材料以及钛合金母材；而40Ti-40Zr-20Ni和72Ti-28Ni的熔化温度相对较高，对母材的润湿性较差。真空钎焊工艺试验结果发现，Ag-10Ti焊膏钎焊接头形成了具有白亮金属光泽的钎缝和较大的钎角，没有任何氧化现象，并且钎缝未发现钎料未熔化、外部未焊透、外部气孔及裂纹等缺陷；而Ag-Mn钎料和40Ti-40Zr-20Ni钎料均对TC4母材有一定的溶蚀作用。此外，真空钎焊过程中容易产生：残余应力、母材溶蚀、氧化和弱连接等问题。采用了特殊的钎焊工艺使得钎料能够渗入C/SiC复合材料表面，从而起到“钉扎”作用，消除了接头界面的弱连接问题。优化的钎焊工艺参数为：钎焊材料为Ag-Ti焊膏、真空度为1.8×10-3Pa、钎焊温度980℃、保温时间2min、温度降到960℃后以180℃/h速度降温。采用该优化工艺参数真空钎焊了钛合金TC4与C/SiC复合材料的模拟件，初步的气密性试验和力学试验结果表明完全能够满足推进系统的要求。对Ag-Ti钎料钎焊C/SiC复合材料与TC4钛合金的接头微观组织发现，钎料与C/SiC复合材料、钛合金母材形成良好的冶金结合，钎料与复合材料之间生成了具有一定金属特性的TiSi4相，促进了钎料在复合材料表面良好润湿。Ag-Ti钎料润湿连接C/SiC复合材料与钛合金的过程可分为五个阶段：1、钎料与母材的物理接触以及钎料的熔化；2、原子的扩散；3、反应层的生成；4、反应层沉积变厚，润湿复合材料；5、形成接头。