连接技术是实现大尺寸以及复杂构型Cf/SiC复合材料制备及工程化应用的关键技术。本工作使用酚醛树脂作为碳源, 通过反应连接法实现了Cf/SiC复合材料的稳定连接, 研究了多孔碳坯的体积密度和孔径对接头连接性能和微观结构的影响, 讨论了惰性填料含量对接头连接性能和显微组织的影响。研究表明: 树脂基多孔碳素坯的体积密度和孔径分别选定在0.71~0.90 g·cm-3和200~600 nm比较合适, 随着多孔碳素坯孔径增加, 游离硅尺寸逐渐增大; 当孔径为190 nm时, 连接件强度最大为(125±12) MPa。添加SiC惰性填料可以明显减小多孔碳素坯的体积收缩, 当SiC惰性填料质量分数为50%时, 连接件强度最高达到(216±44) MPa, 基本与基体材料强度相当。总体而言, 本研究为实现Cf/SiC复合材料稳定连接提供了理论指导, 对实现复杂形状或大型Cf/SiC复合材料的制备和工程应用具有重要意义。
多孔碳 反应连接 Cf/SiC复合材料 力学性能 微观结构 porous carbon reaction bonded joining Cf/SiC composites microstructure property mechanical
1 广东工业大学机电工程学院，广州 510006
2 中广核研究院有限公司，广东 深圳 518026
由于高脆性、高硬度、高耐磨等特点，SiC陶瓷较难直接加工成大型结构复杂的零部件，发展连接技术是推动其工程化应用的主要方法之一。在众多连接方法中，以SiC为连接层主相的连接方法制备的接头具有连接强度高、接头应力小、抗辐照、抗化学腐蚀和耐高温等优势，成为SiC陶瓷连接重点关注的技术，包括纳米浸渍瞬态共晶相连接(NITE相连接)、硅-碳反应连接(Si-C反应连接)和前驱体连接。本工作从连接机理、连接工艺、接头成分、微观结构和连接强度等方面综述了上述3种以SiC为连接层主相的SiC陶瓷及其复合材料的连接技术，并对3种连接技术的优缺点进行了对比分析，最后对发展趋势进行了展望。
碳化硅陶瓷连接 纳米浸渍瞬态共晶相连接 硅-碳反应连接 前驱体连接 joining of silicon carbide ceramics nano-infiltrated transient eutectoid phase joining silicon-carbon reaction joining precursor joining
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 中科院光学系统先进制造技术重点实验室，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京，100039
针对传统工艺难以制备口径大于1.2 m的整块反射镜的问题，提出了反应连接制备大口径RB-SiC反射镜的工艺。该工艺在素坯阶段实现连接，一次反应烧结完成坯体的致密化和镜体的连接。采用该工艺制备了230 mm口径的RB-SiC反射镜，并使用FSGJ-2光学数控机床对反射镜进行了研磨、粗抛光和精抛光加工，其镜面面形精度RMS值达到了λ/50(λ=632.8 nm)。在环境温度(20±3) ℃检测了连接反射镜，其面形变化RMS值小于λ/300，热循环试验前后连接反射镜面形没有明显变化；连接镜体表面在焊缝处粗糙度Ra<3.3 nm，连接层与基体的显微结构基本相似，热性能相匹配。研究结果表明，用新型反应连接技术制成的RB-SiC反射镜可以满足空间光学应用要求。
反应连接 碳化硅 RB-SiC反射镜 表面轮廓 reaction-formed joint SiC RB-SiC Mirror Surface profile 光学 精密工程
2012, 20(11): 2360
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
在碳化硅陶瓷反应连接工艺的基础上研究了一种新型的反应连接工艺,利用该工艺连接了自制的反应烧结碳化硅(RB-SiC)陶瓷。对连接的RB-SiC陶瓷样品表面初步抛光后,测试了焊缝宽度、焊缝处的显微组织结构、连接层的力学性能和高低温实验后连接层对表面面形的影响。测试结果表明:利用新型反应连接工艺连接的RB-SiC陶瓷的焊缝宽度分布在54～77μm之间;焊缝处的显微组织结构非常均匀,接近基体材料;测试了10个样品的室温抗弯强度,平均值为307 MPa,而且断裂都产生在母材上,说明焊缝处力学性能优异;高低温实验后,整块碳化硅陶瓷表面面形无变化,说明连接层的热学性能与母材一致,无残余应力。
反应烧结 碳化硅陶瓷 反应连接工艺 reaction bonded silicon carbide ceramics reaction-formed joint technology
