CC復合材料用Ti-Cu合金釬料的試驗研究

C/C復合材料用Ti-Cu合金釬料的

試驗研究

廣州有色金屬研究院焊接材料研究所C/C復合材料具有密度低、強度高、耐高溫、導電性能好、導熱性好、熱膨脹系數(shù)低、斷裂韌性好及耐摩擦磨損的特性，C/C復合材料種類多、性能各異，可以在很多方面中得到應用，如固體火箭發(fā)動機噴管、航天飛機結(jié)構(gòu)部件、飛機及賽車的剎車裝置及熱元件和機械緊固件等

。目前，C/C復合材料的連接以螺栓等機械連接和膠粘為主，這樣的連接方式在實際應用中有很大的局限性。由于炭的熔點很高，不可能利用熔化焊接方法對C/C復合材料進行焊接，而釬焊方法很適宜焊接C/C復合材料。采用Ti-Cu合金釬料真空釬焊C/C復合材料，并對接頭微觀組織和形成機理進行了研究。

1.1試驗材料

1試驗部份

母材為C/C復合材料，其采用化學氣相滲透（CVI）工藝對聚丙烯腈炭纖維預制體增密制備而成，密度1.6~1.8g/cm3。先用砂紙打磨C/C復合材料表面，再放入乙醇溶液中進行超聲波清洗。鋪展試驗用的C/C復合材料坯體需加工成40mm40mm5mm的片狀，釬焊試驗用的坯體需加工成20mm20mm20mm小立方塊狀。釬料原材料為銅塊和鈦金屬塊熔融制備成的不同配比的Ti-Cu合金，做鋪展試驗用的Ti-Cu合金釬料需加工成直徑10mm鈕扣狀；真空釬焊用Ti-Cu合金釬料采用真空熔煉惰性氣體霧化的方法制備成粉狀，然后用有機粘結(jié)劑調(diào)制成膏狀。1.2試驗方法

鋪展試驗是先將鈕扣狀的Ti-Cu合金釬料（不同Ti含量）放置在片狀C/C復合材料坯體上，再放置到真空釬焊爐中升溫至1200℃保溫5min，然后根據(jù)Ti-Cu合金釬料鋪展情況比較不同Ti含量的釬料在C/C復合材料表面的潤濕性。真空釬焊試驗先將最佳配比的Ti-Cu合金釬料膏體放置在塊狀C/C復合材料坯上，再放置到真空釬焊爐中升溫到1200℃保溫10min，然后隨爐冷卻，取出樣品用做后面的X射線衍射、金相、掃描電鏡和能譜分析的試樣。

2結(jié)果和討論

2.1潤濕性

表1不同配比的Ti-Cu合金釬料的鋪展面積

Ti含量w/%鋪展面積/mm2Ti含量w/%鋪展面積/mm20收縮成球狀14436490164118210183631026320211123993091項目名稱項目類別上級撥款自籌經(jīng)費承擔時間完成情況高品質(zhì)自動釬焊系列焊膏制備技術(shù)及應用國家科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項資金項目105萬元88萬元2004.6-2006.5通過驗收鑒定無腐蝕中溫鋁焊膏的研究及其應用廣東省科技攻關(guān)項目10萬元17.8萬元2005.8-2007.11通過驗收鑒定304不銹鋼真空、保護氣氛釬焊用鎳焊膏的研究與制備廣州市天河區(qū)科技攻關(guān)項目15萬元5.3萬元2005.7-2007.7通過驗收鑒定汽車工業(yè)用高品質(zhì)鋁釬劑的研究與制備廣州市天河區(qū)科技攻關(guān)項目20萬元20萬元2006.6-2008.5在研環(huán)保型免清洗助焊劑的開發(fā)研究廣東省社會發(fā)展攻關(guān)10萬元21.976萬元2004.7-2006.7函審驗收廣東省綠色無鉛技術(shù)路線圖制定分項目－無鉛材料分路線圖編制廣東省前沿技術(shù)產(chǎn)業(yè)5萬元2007.3-2008.4在研不銹鋼釬焊關(guān)鍵工藝材料國產(chǎn)化技術(shù)研究廣東省工業(yè)攻關(guān)項目50萬元20萬元2007.11-2009.12在研高強度無銀銅基釬料的制備與應用研究廣州市天河區(qū)科技攻關(guān)項目10萬元10萬元2007.10-2009.9在研表3工程技術(shù)中心建設(shè)期間承擔的國家省市項目

2、對外開放、合作及技術(shù)服務對焊接行業(yè)的影響行業(yè)中心對外開放和技術(shù)服務的主要模式，一方面是圍繞行業(yè)和應用企業(yè)進行焊接技術(shù)推廣和產(chǎn)品應用技術(shù)推廣。兩年來，對不銹鋼制品行業(yè)、電熱電器行業(yè)、電子無鉛焊接行業(yè)內(nèi)的人員170多人進行了多方面的培訓，為廠家解決實際技術(shù)問題。另一方面是利用中心的儀器設(shè)備對社會開放，為高等院校、科研院所和企業(yè)提供分析測試及新產(chǎn)品試制工作服務，有包括華南理工大學、華中焊接材料廠等十多家單位利用中心的儀器設(shè)備開展科研項目研究工作。中心的研發(fā)始終與行業(yè)發(fā)展需求緊密結(jié)合，致力于促進行業(yè)競爭力的提升。工程技術(shù)中心致力于粉狀、膏狀、絲狀焊接材料的開發(fā)與應用研究，開發(fā)出了質(zhì)優(yōu)價廉的相關(guān)焊接材料，成功替代了進口產(chǎn)品，同時幫助客戶解決焊接工藝的難題，使客戶實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。促進了相關(guān)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展，取得了巨大的社會效益。3、同高校、企業(yè)合作對焊接行業(yè)的影響

(1)與有關(guān)高校、企業(yè)組成產(chǎn)、學、研的聯(lián)合體，充分發(fā)揮各自技術(shù)優(yōu)勢，聯(lián)合攻關(guān)，解決一些行業(yè)中存在的共性、關(guān)鍵技術(shù)問題。(2)可以利用中心的研發(fā)平臺，綜合高校和企業(yè)的優(yōu)勢聯(lián)合培養(yǎng)人才。中心與華南理工大學及中南大學利用中心的研發(fā)平臺共同培養(yǎng)研究生共4名；中心組織釬焊技術(shù)培訓班，為企業(yè)培養(yǎng)釬焊技術(shù)人才；中心在建設(shè)期間，與華南理工大學機械與汽車工程學院焊接技術(shù)研究所簽訂了合作意向書，進行科技研發(fā)、人才培養(yǎng)、技術(shù)培訓等合作。通過合作，使華南理工大學輝煌的焊接領(lǐng)域再次崛起，做到共同發(fā)展、共同進步。在焊接行業(yè)真正起到領(lǐng)頭軍的作用。

三、行業(yè)中心發(fā)展的計劃1、完善焊接行業(yè)的科研、服務平臺現(xiàn)在華南地區(qū)，涉及焊接的領(lǐng)域非常之廣范，如電熱電器、汽車、電子、IT制造業(yè)、不銹鋼餐具、五金制品等等，而這些企業(yè)往往缺乏專業(yè)研發(fā)力量，因此他們在新產(chǎn)品、新技術(shù)更新?lián)Q代上都跟不上國際的步伐，而且還受到一些專利的限制，使我國企業(yè)在國際上缺少了競爭力。作為行業(yè)中心，必須肩負起研究新產(chǎn)品、新技術(shù)的責任，解決行業(yè)共性技術(shù)難題，中心今后的發(fā)展目標不僅僅局限于釬焊，還需擴及到熔焊、摩擦焊、擴散焊等所有焊接領(lǐng)域，焊接材料的研發(fā)不僅僅局限于普通焊接材料，還將研發(fā)納米、非晶釬焊材料，還將要更加深入進行多種焊接工藝、設(shè)備等的研究開發(fā)。行業(yè)中心的科研、服務平臺真正能做到引領(lǐng)焊接行業(yè)的發(fā)展。2、建立焊接行業(yè)的檢測中心，做行業(yè)標準的制定者目前，我省的焊接加工制造及焊接材料生產(chǎn)企業(yè)中，絕大部分焊接材料及焊接生產(chǎn)企業(yè)各有各的質(zhì)量檢測方法與質(zhì)量標準，沒有統(tǒng)一的評判準則，更沒有行業(yè)標準規(guī)范，遇到貿(mào)易糾紛時，則各持己見，互不相讓，對企業(yè)相互競爭與技術(shù)提升極為不利。而且焊接質(zhì)量對工業(yè)安全非常重要，比如汽車焊接件如果有焊接缺陷就存在很大的安全隱患。因此，建立我市釬焊材料及釬焊質(zhì)量檢測與評價平臺、規(guī)范行業(yè)質(zhì)量標準，規(guī)范市場，并指導企業(yè)選用更合理的焊接材料和工藝，做到節(jié)能降耗、綠色環(huán)保，對促進我市、我省相關(guān)企業(yè)發(fā)展有著極其重要的意義。3、焊接行業(yè)人才培養(yǎng)基地中心將繼續(xù)組織力量，為焊接領(lǐng)域企業(yè)舉辦釬焊技術(shù)培訓班，為行業(yè)培訓技術(shù)人才。而且要和高校聯(lián)合培養(yǎng)焊接的碩士、博士，成立博士后流動站，為行業(yè)培養(yǎng)更多的高素質(zhì)科研人才，推動焊接行業(yè)更好更快的向前發(fā)展。4、建立焊接企業(yè)會員制

為了使行業(yè)中心更好地持之以恒的發(fā)展，中心擬建立行業(yè)會員制，根據(jù)會員企業(yè)發(fā)展需求及需要向其提供的服務內(nèi)容，會員單位交納適量的會費，作為行業(yè)中心良性循環(huán)的部分運行經(jīng)費支持。同時為了更進一步充實行業(yè)中心科研開發(fā)、技術(shù)服務力量，除培養(yǎng)、引進專業(yè)技術(shù)人才外，還將計劃通過聘請國內(nèi)外焊接學科的知名專家、學者做技術(shù)顧問，進一步提升中心的科技創(chuàng)新能力。5、開展與國際交流合作

加強國際上的合作與交流將是今后中心重點工作任務之一。英國TWI公司是國際著名的從事材料焊接及其它相關(guān)技術(shù)的研究單位，目前擁有員工550名，3500多家工業(yè)會員公司，精通10000多項焊接專業(yè)技術(shù)，在全世界材料焊接技術(shù)的發(fā)展進程中，一直起著舉足輕重的作用。我們焊接行業(yè)中心與TWI目前已初步達成合作意向，旨在通過今后雙方的緊密合作，我們可以借鑒對方的經(jīng)驗，促動我們中心的快速發(fā)展?？傊ㄟ^政府的支持和依托單位的努力，近年內(nèi)將焊接材料工程技術(shù)研究中心進一步發(fā)展壯大，將改變我國焊接技術(shù)、科研“北強（哈工大為代表的）南弱”的局面，有利于提升我省、我市在焊接領(lǐng)域上的科研、學術(shù)水平。爭取建立我省焊接材料工程技術(shù)中心。四、對廣州市行業(yè)中心試點工作的建議1、硬件設(shè)施和人才建設(shè)要繼續(xù)加強。焊接材料行業(yè)中心在市科技局領(lǐng)導的關(guān)懷和我們有色院同仁的共同努力下，已經(jīng)開始誕生和逐漸長大，為了今后能健康快速的成長，需要不斷加強營養(yǎng)。我們的行業(yè)中心的硬件建設(shè)，在國內(nèi)已經(jīng)處于領(lǐng)先水平，但是對比國外同行（例如英國TWI等）還有很大差距，行業(yè)中心作為行業(yè)的領(lǐng)軍力量，將來直接面對的競爭者就是這些國外科研機構(gòu)，因此我們要不斷加強我們的硬件設(shè)施和人才儲備，這些都需要上級領(lǐng)導的大力支持。2、行業(yè)中心的運行需要上級領(lǐng)導的統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)。由于焊接技術(shù)在各個行業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應用，行業(yè)中心在運行的過程中除了涉及焊接行業(yè)本身外，還需要更多相關(guān)行業(yè)的協(xié)作，我們需要了解客戶需求，市場動態(tài)，我們的科研和服務要有針對性和實效性，由于涉及部門和行業(yè)眾多，在前期的運作過程中我們需要上級領(lǐng)導的統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調(diào)一致，使行業(yè)中心真正有效地服務于各行業(yè)領(lǐng)域，同時自身也在服務的過程中不斷成長。3、行業(yè)中心需要有持續(xù)的運行經(jīng)費。行業(yè)中心建成以后，除了要繼續(xù)增加設(shè)備投入和人才引進外，行業(yè)中心的運行需要