反应烧结SiCCoSi体系的润湿性及界面反应.pdfVIP

七、注射成型及其它 反应烧结SiC／Co—Si体系的润湿性 及界面反应 李树杰1 王川宝1 宋曼键1 贺跃辉2付春娟1 (1．北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京100191； 2．中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙410083) 进行对比，研究了Si含量和实验温度对润湿角的影响。结果表明元素si对RBSiC／Co—Si体系的润湿性有显著影响， 示钎料中的Si含量为3wt％)，界面区域发生了化学反应，反应产物为CoSi和碳，同时发生了元素的互扩散。形成了反 构，从而改善了体系的润湿性。 关键词润湿性；界面反应；SiC／Co—Si体系 1 前言 润湿性是金属能否与陶瓷良好复合的重要条件，直接影响到两者之间的粘着功和界面结合强 性的研究对陶瓷基复合材料、金属基复合材料、硬质合金和涂层材料的开发和生产，金属与陶瓷的钎 焊，陶瓷与陶瓷的钎焊以及冶金过程中金属与炉渣的分离等方面有着重要意义。 活性金属钎焊是常用的陶瓷连接方法，对于扩大陶瓷材料的应用范围，起着十分重要的作用。目 前钎焊陶瓷常采用Ag—cu—Ti系列活性钎料，但是其8600C左右的熔点决定了钎焊后的接头工作温 度不能超过500。C，严重制约了结构陶瓷抗高温性能的发挥。因此，材料工业的发展需要不断地研究 开发新的活性钎料体系，以期获得更好的接头高温性能。碳化硅陶瓷具有良好的高温力学性能、热物 理性能和化学稳定性，是重要的高温结构材料，在工业中得到了广泛应用。特别是由碳纤维或碳化硅 纤维增强的以碳化硅为基体的复合材料在航空、航天、核能等高科技领域具有广阔的应用前景。 钴合金的工作温度比较高，在900℃的高温下仍然具有很高的强度日J。因此，在满足与陶瓷具有 良好润湿性的前提下，钴基高温钎料有可能显著提高陶瓷接头的工作温度。文献[4]和文献[5]报导， 随温度升高而明显地减小，由初始润湿角63。减至最终润湿角180，界面反应产物为CoSi和C。适当且 适度的界面反应对于促进界面键合是有益的，然而接头强度受到反应产物的性质和数量的显著影响， 因而控制反应产物的种类和反应进行的程度十分必要。 如果在纯Co中加入适量的Si，一方面可以与SiC／纯co体系界面反应产物c发生反应生成SiC， 以减少或消除低强度的C，另一方面Si能够起到稀释金属相的作用，在一定程度上抑制界面反应。文 系的润湿性良好，在1430℃的润湿角为36．54-20。因此，在纯Co中加入适量的Si应该不会对体系的 润湿性产生明显的负面影响。基于上述考虑，本文研究反应烧结(RB)SiC／Co—Si体系的润湿性和界 面反应。 2009全国粉末冶金学术会议 2实验 料加工成尺寸为15mm×12mm×9mm的长方体试样，对工作面研磨抛光，并在超声波中用酒精清洗 20min，烘干。 目。将两种粉末按不同比例在酒精中湿混均匀后干燥，从配好的钎料粉体中称取150mg，装入钢模中， 基体上。将试样放入CXZ-20高温界面性能仪的炉管中，当真空度达到2×10以Pa时，开始加热，实 验一直在真空中进行，采用高温照相技术记录润湿过程。研究了si含量和实验温度对体系润湿性的 行了研究。 3结果及讨论 3．1 si含量对RBSiC／Co—si体系润湿性的影响 表示)以后，钎料的完全熔化温度都有所下降，同时最终稳定温度也略有降低，尤其是RBSiC／Co一 体系接近，而两者的最终润湿角相同，说明添加3wt％的Si，对体系润湿性的影响不大。当Si的添加 量分别为6．7wt％和60wt％时，体系的初始润湿角和最终润湿角均明显减小，而且si的添加量越多， 润湿角减小的幅度越大。这表明在此范围之内，si的添加促进了体系的润湿。 襄1 RBSiC／Co—si体系的润湿实验结果 Si含量／％ 完全熔化温度r／。c 初始润湿角00／(。) 最终稳定温度z’／℃ 最终润湿角0／(。) O 1315 65 1400 20 3 1245 68 1392 20 6．7 1274