CC復(fù)合材料用Ti-Cu合金釬料的試驗(yàn)研究

C/C復(fù)合材料用Ti-Cu合金釬料的

試驗(yàn)研究

廣州有色金屬研究院焊接材料研究所C/C復(fù)合材料具有密度低、強(qiáng)度高、耐高溫、導(dǎo)電性能好、導(dǎo)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(fù)合材料種類多、性能各異，可以在很多方面中得到應(yīng)用，如固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、航天飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件、飛機(jī)及賽車的剎車裝置及熱元件和機(jī)械緊固件等

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

1.1試驗(yàn)材料

1試驗(yàn)部份

母材為C/C復(fù)合材料，其采用化學(xué)氣相滲透（CVI）工藝對(duì)聚丙烯腈炭纖維預(yù)制體增密制備而成，密度1.6~1.8g/cm3。先用砂紙打磨C/C復(fù)合材料表面，再放入乙醇溶液中進(jìn)行超聲波清洗。鋪展試驗(yàn)用的C/C復(fù)合材料坯體需加工成40mm40mm5mm的片狀，釬焊試驗(yàn)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(yàn)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(jī)粘結(jié)劑調(diào)制成膏狀。1.2試驗(yàn)方法

鋪展試驗(yàn)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(fù)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(fù)合材料表面的潤(rùn)濕性。真空釬焊試驗(yàn)先將最佳配比的Ti-Cu合金釬料膏體放置在塊狀C/C復(fù)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(rùn)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(xiàng)目名稱項(xiàng)目類別上級(jí)撥款自籌經(jīng)費(fèi)承擔(dān)時(shí)間完成情況高品質(zhì)自動(dòng)釬焊系列焊膏制備技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項(xiàng)資金項(xiàng)目105萬(wàn)元88萬(wàn)元2004.6-2006.5通過驗(yàn)收鑒定無(wú)腐蝕中溫鋁焊膏的研究及其應(yīng)用廣東省科技攻關(guān)項(xiàng)目10萬(wàn)元17.8萬(wàn)元2005.8-2007.11通過驗(yàn)收鑒定304不銹鋼真空、保護(hù)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(xiàng)目15萬(wàn)元5.3萬(wàn)元2005.7-2007.7通過驗(yàn)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(xiàng)目20萬(wàn)元20萬(wàn)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(huì)發(fā)展攻關(guān)10萬(wàn)元21.976萬(wàn)元2004.7-2006.7函審驗(yàn)收廣東省綠色無(wú)鉛技術(shù)路線圖制定分項(xiàng)目－無(wú)鉛材料分路線圖編制廣東省前沿技術(shù)產(chǎn)業(yè)5萬(wàn)元2007.3-2008.4在研不銹鋼釬焊關(guān)鍵工藝材料國(guó)產(chǎn)化技術(shù)研究廣東省工業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目50萬(wàn)元20萬(wàn)元2007.11-2009.12在研高強(qiáng)度無(wú)銀銅基釬料的制備與應(yīng)用研究廣州市天河區(qū)科技攻關(guān)項(xiàng)目10萬(wàn)元10萬(wàn)元2007.10-2009.9在研表3工程技術(shù)中心建設(shè)期間承擔(dān)的國(guó)家省市項(xiàng)目

2、對(duì)外開放、合作及技術(shù)服務(wù)對(duì)焊接行業(yè)的影響行業(yè)中心對(duì)外開放和技術(shù)服務(wù)的主要模式，一方面是圍繞行業(yè)和應(yīng)用企業(yè)進(jìn)行焊接技術(shù)推廣和產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)推廣。兩年來(lái)，對(duì)不銹鋼制品行業(yè)、電熱電器行業(yè)、電子無(wú)鉛焊接行業(yè)內(nèi)的人員170多人進(jìn)行了多方面的培訓(xùn)，為廠家解決實(shí)際技術(shù)問題。另一方面是利用中心的儀器設(shè)備對(duì)社會(huì)開放，為高等院校、科研院所和企業(yè)提供分析測(cè)試及新產(chǎn)品試制工作服務(wù)，有包括華南理工大學(xué)、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(xiàng)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(jìn)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)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(yīng)用研究，開發(fā)出了質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的相關(guān)焊接材料，成功替代了進(jìn)口產(chǎn)品，同時(shí)幫助客戶解決焊接工藝的難題，使客戶實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展，取得了巨大的社會(huì)效益。3、同高校、企業(yè)合作對(duì)焊接行業(yè)的影響

(1)與有關(guān)高校、企業(yè)組成產(chǎn)、學(xué)、研的聯(lián)合體，充分發(fā)揮各自技術(shù)優(yōu)勢(shì)，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(tái)，綜合高校和企業(yè)的優(yōu)勢(shì)聯(lián)合培養(yǎng)人才。中心與華南理工大學(xué)及中南大學(xué)利用中心的研發(fā)平臺(tái)共同培養(yǎng)研究生共4名；中心組織釬焊技術(shù)培訓(xùn)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(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院焊接技術(shù)研究所簽訂了合作意向書，進(jìn)行科技研發(fā)、人才培養(yǎng)、技術(shù)培訓(xùn)等合作。通過合作，使華南理工大學(xué)輝煌的焊接領(lǐng)域再次崛起，做到共同發(fā)展、共同進(jìn)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(jì)劃1、完善焊接行業(yè)的科研、服務(wù)平臺(tái)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?cè)谛庐a(chǎn)品、新技術(shù)更新?lián)Q代上都跟不上國(guó)際的步伐，而且還受到一些專利的限制，使我國(guó)企業(yè)在國(guó)際上缺少了競(jìng)爭(zhēng)力。作為行業(yè)中心，必須肩負(fù)起研究新產(chǎn)品、新技術(shù)的責(zé)任，解決行業(yè)共性技術(shù)難題，中心今后的發(fā)展目標(biāo)不僅僅局限于釬焊，還需擴(kuò)及到熔焊、摩擦焊、擴(kuò)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(jìn)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(wù)平臺(tái)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(cè)中心，做行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(cè)方法與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，沒有統(tǒng)一的評(píng)判準(zhǔn)則，更沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，遇到貿(mào)易糾紛時(shí)，則各持己見，互不相讓，對(duì)企業(yè)相互競(jìng)爭(zhēng)與技術(shù)提升極為不利。而且焊接質(zhì)量對(duì)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(cè)與評(píng)價(jià)平臺(tái)、規(guī)范行業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范市場(chǎng)，并指導(dǎo)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(duì)促進(jìn)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(xùn)班，為行業(yè)培訓(xùn)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(dòng)站，為行業(yè)培養(yǎng)更多的高素質(zhì)科研人才，推動(dòng)焊接行業(yè)更好更快的向前發(fā)展。4、建立焊接企業(yè)會(huì)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(huì)員制，根據(jù)會(huì)員企業(yè)發(fā)展需求及需要向其提供的服務(wù)內(nèi)容，會(huì)員單位交納適量的會(huì)費(fèi)，作為行業(yè)中心良性循環(huán)的部分運(yùn)行經(jīng)費(fèi)支持。同時(shí)為了更進(jìn)一步充實(shí)行業(yè)中心科研開發(fā)、技術(shù)服務(wù)力量，除培養(yǎng)、引進(jìn)專業(yè)技術(shù)人才外，還將計(jì)劃通過聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)外焊接學(xué)科的知名專家、學(xué)者做技術(shù)顧問，進(jìn)一步提升中心的科技創(chuàng)新能力。5、開展與國(guó)際交流合作

加強(qiáng)國(guó)際上的合作與交流將是今后中心重點(diǎn)工作任務(wù)之一。英國(guó)TWI公司是國(guó)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(huì)員公司，精通10000多項(xiàng)焊接專業(yè)技術(shù)，在全世界材料焊接技術(shù)的發(fā)展進(jìn)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(dá)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(duì)方的經(jīng)驗(yàn)，促動(dòng)我們中心的快速發(fā)展。總之，通過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(jìn)一步發(fā)展壯大，將改變我國(guó)焊接技術(shù)、科研“北強(qiáng)（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(xué)術(shù)水平。爭(zhēng)取建立我省焊接材料工程技術(shù)中心。四、對(duì)廣州市行業(yè)中心試點(diǎn)工作的建議1、硬件設(shè)施和人才建設(shè)要繼續(xù)加強(qiáng)。焊接材料行業(yè)中心在市科技局領(lǐng)導(dǎo)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(zhǎng)大，為了今后能健康快速的成長(zhǎng)，需要不斷加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)。我們的行業(yè)中心的硬件建設(shè)，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)處于領(lǐng)先水平，但是對(duì)比國(guó)外同行（例如英國(guó)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(lái)直接面對(duì)的競(jìng)爭(zhēng)者就是這些國(guó)外科研機(jī)構(gòu)，因此我們要不斷加強(qiáng)我們的硬件設(shè)施和人才儲(chǔ)備，這些都需要上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的大力支持。2、行業(yè)中心的運(yùn)行需要上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)。由于焊接技術(shù)在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，行業(yè)中心在運(yùn)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(chǎng)動(dòng)態(tài)，我們的科研和服務(wù)要有針對(duì)性和實(shí)效性，由于涉及部門和行業(yè)眾多，在前期的運(yùn)作過程中我們需要上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)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(wù)于各行業(yè)領(lǐng)域，同時(shí)自身也在服務(wù)的過程中不斷成長(zhǎng)。3、行業(yè)中心需要有持續(xù)的運(yùn)行經(jīng)費(fèi)。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(jìn)外，行業(yè)中心的運(yùn)行需要