[发明专利]一种碳化硅扩散焊接方法及碳化硅换热器

说明书

本发明涉及碳化硅材料连接技术领域，具体涉及一种碳化硅扩散焊接方法及碳化硅换热器。碳化硅扩散焊接方法，包括：对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内；对扩散焊接炉内抽真空至炉内气压不大于10^－2Pa或向扩散焊接炉内充入保护气体至炉内气压为0.2Mpa～0.5Mpa；对扩散焊接炉内进行升温，至炉内温度为2000℃～2400℃，并对碳化硅零件施加20MPa～25Mpa的压强，并保持恒温恒压至少50min；对扩散焊接炉进行降温至不高于300℃后开炉，即可得到碳化硅扩散焊接产品。得到的碳化硅产品内部无过渡层，碳化硅零件之间能够完全焊接融合。避免了碳化硅之间的过渡层对碳化硅产品的性能的影响。

技术领域

本发明涉及碳化硅材料连接技术领域，具体涉及一种碳化硅扩散焊接方法及碳化硅换热器。

背景技术

碳化硅换热器相比于其他材料制作的换热器具有全面的强耐腐蚀性，换热效果好、使用寿命长等优势。但是由于目前对于碳化硅材料的焊接技术，需要在待焊接的碳化硅材料之间增加钎料、镀层等过渡层之后再进行钎焊、扩散焊接等工艺方法进行焊接。这种方法虽然达到了碳化硅材料之间的焊接、连接或贴合面结合的目的，但因碳化硅材料之间存在过渡层，且过渡层的材料或过渡焊后残留的成份与碳化硅不同，过渡层材料的耐腐蚀和耐高温等性能远远不如碳化硅。在换热器使用过程，过渡层或过渡层与碳化硅之间的结合面会首先断裂，导致换热器产生裂缝而失效，使得换热器整体对高温和腐蚀的耐受度大大降低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的扩散焊接成型的碳化硅之间存在过渡层，导致碳化硅产品对高温、腐蚀的耐受度降低的缺陷，从而提供一种碳化硅扩散焊接方法及碳化硅换热器。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种碳化硅扩散焊接方法，包括：

对碳化硅零件进行清洁，并将至少两个碳化硅零件按照待成型产品的构造叠放，并置于扩散焊接炉内；

对扩散焊接炉内抽真空至炉内气压不大于10^-2Pa或向扩散焊接炉内充入保护气体至炉内气压为0.2Mpa~0.5Mpa；

对扩散焊接炉内进行升温，至炉内温度为2000℃~2400℃，并对碳化硅零件施加20MPa~25Mpa的压强，并保持恒温恒压至少50min；

对扩散焊接炉进行降温至不高于300℃后开炉，即可得到碳化硅扩散焊接产品。

可选地，对扩散焊接炉内进行升温步骤包括对扩散焊接炉内进行2~8段梯度升温。

可选地，多段梯度升温之间还包括保温加压段。

可选地，对扩散焊接炉内进行升温步骤包括：

首先将扩散焊接炉内温度由初始温度以第一升温速率升温至500℃，在500℃下对碳化硅零件施加5Mpa的压强，并保温60min~70min；

然后将扩散焊接炉内温度以第二升温速率升温至1100，在1100℃下对碳化硅零件施加12Mpa的压强，并保温55min~65min；

再将扩散焊接炉内温度以第三升温速率升温至1500℃，在1760℃下对碳化硅零件施加18Mpa的压强，并保温25min~35min；

最后将扩散焊接炉内温度以第四升温速率升温至2000℃~2400℃。

可选地，第一升温速率、第二升温速率均为10℃/min，第三升温速率为16℃/min，第四升温速率为12℃/min。

可选地，对扩散焊接炉进行降温步骤，包括：首先将扩散焊接炉内温度以恒定降温速率降温至预定温度，在预定温度下对碳化硅零件施加预定压强并进行保温预定时长后，再将扩散焊接炉内温度降温至不高于300℃。