[发明专利]一种碳化硼陶瓷-金属梯度连接结构及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化硼陶瓷-金属梯度连接结构的制备方法，其特征在于，

所述碳化硼陶瓷-金属梯度连接结构具有碳化硼表面金属化基体层-低热膨胀系数复合钎料层-第一过渡金属层-钎料金属片-中热膨胀系数复合钎料层-第二过渡金属层-高热膨胀系数复合钎料层-金属基体层结构；其中，碳化硼陶瓷表面金属化层的厚度为10-50μm，低、中、高热膨胀系数复合钎料层的厚度分别均为20-100μm，第一、第二过渡金属层的厚度分别均为0.03-0.3mm，钎料金属片的厚度为0.1-0.4mm；

所述制备方法包括：

(1)在碳化硼陶瓷表面化学施镀第一金属，得到碳化硼表面金属化基体；

(2)按照不同配比将Ag-Cu-Ti钎料粉体、第二金属粉体以及低膨胀系数陶瓷粉体混合，得到低、中、高热膨胀系数复合钎料体系粉末；

低热膨胀系数复合钎料的原料组成包括：以质量百分比计，Ag-Cu-Ti钎料80-85wt％、第二金属粉1-10wt％、低膨胀系数陶瓷粉体5-18wt％；

中热膨胀系数复合钎料的原料组成包括：以质量百分比计，Ag-Cu-Ti钎料85-90wt％、第二金属粉1-5wt％、低膨胀系数陶瓷粉体5-10wt％；

高热膨胀系数复合钎料的原料组成包括：以质量百分比计，Ag-Cu-Ti钎料90-95wt％、第二金属粉1-5wt％、低膨胀系数陶瓷粉体1-5wt％；

(3)将低、中、高热膨胀系数复合钎料体系浆料，按照碳化硼表面金属化基体/低热膨胀系数复合钎料/第一过渡金属/钎料金属片/中热膨胀系数复合钎料/第二过渡金属/高热膨胀系数复合钎料/金属基体的顺序分别涂覆在碳化硼表面金属化基体、第一过渡金属、钎料金属片、第二过渡金属及金属基体表面并按照所述顺序进行层压，得到碳化硼陶瓷-金属梯度连接结构预制体；经真空高温钎焊，得到所述碳化硼陶瓷-金属梯度连接结构。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一金属为镍、铜、镍铬合金；化学施镀第一金属的镀液温度为80-90℃，施镀速度为20-25μm/h，施镀时间为0.5-2h。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，以所述Ag-Cu-Ti钎料总质量为100％计，Ag的质量占比为68-72％，Ti的质量占比为1.5-5％，其余为Cu。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二金属粉体为Ti粉、Co粉、Ta粉、Mo粉、Ni粉、Nb粉、Cu粉、W粉中的至少一种。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述低膨胀系数陶瓷为碳化硼、碳化硅、氮化硅、氮化铝、碳化铬、二硼化钛、氮化硼、氧化铝、碳化钛中的至少一种。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一、第二过渡金属各自独立地选自Ti片、Cu片、Ta片、Mo片、W片、Ni片、Nb片、Al片中的至少一种。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述钎料金属片为Ag-Cu片、Ag-Cu-Ti片；

所述Ag-Cu片中，Ag的质量分数为68-72％，优选为72％，Cu的质量分数为28-32％，优选为28％；

所述Ag-Cu-Ti片中，Ag的质量分数为68-72％，Ti的质量分数为1.5-5％，其余为Cu。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述金属基体为钛合金、合金钢体系。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述真空高温钎焊的工艺条件为：真空度低于3×10^-3Pa，钎焊温度780-950℃，压强0.1-0.5MPa，保温时间5-20min，升温速率5-15℃/min，降温速率10-15℃/min，低于钎焊温度120-180℃后随炉冷却。

10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的制备方法得到的碳化硼陶瓷-金属梯度连接结构。