本发明属于异种材料连接
技术领域：
，更具体的涉及一种碳纤维复合材料板材与陶瓷板材焊接的方法。
背景技术：
目前陶瓷连接主要用钎料，陶瓷与碳纤维复合材料连接未见相关报道。采用常规钎料进行钎焊，接头容易产生缺陷，强度一般，同时接头质量相对较差，接头应力比较大。通过纳米钎料外加磁场的惰性气体保护钎焊，则可以使得接头中的组织更加均匀，另外，外加磁场作用，对钎焊过程中的缺陷可以加以抑制，得到性能更高的接头。技术实现要素：本发明的目的是克服常规钎料对陶瓷与碳纤维复合材料焊接接头易产生缺陷、接头强度差、接头应力大的缺点，提出了一种碳纤维复合材料板材与陶瓷板材焊接的方法，所述方法包括以下步骤：将碳纤维复合材料板材、纳米钎料和陶瓷板材从上至下依次叠加并加压装配形成装配件，对装配件采用外加磁场的惰性气体氛围保护下钎焊，焊接后进行保温冷却热处理，完成碳纤维复合材料和陶瓷板材的连接。本发明首次将纳米钎料和外加磁场的惰性气体保护钎焊结合起来，将有利于钎焊过程中组织的形成，缺陷的抑制，明显改善连接接头的性能。优选的，所述的纳米钎料是agcuti钎料与纳米碳化硅颗粒经过球磨混合均匀所得；纳米碳化硅颗粒为agcuti钎料重量的3％-5％，进一步优选为3.5％；所述agcuti钎料具体成分为ag70.5cu27.5ti2、ag62.7cu35.5ti1.8、或者ag68.2cu27.4ti4.4；优选的，所述的陶瓷板材和碳纤维复合材料板材在加压装配形成装配件前采用砂纸打磨，再放入丙酮溶液中超声清洗10～15min，去除表面油污等杂物，确保表面干净；所述砂纸的规格为400目～1000目；所述丙酮溶液中丙酮浓度≥99.8％wt。优选的，所述碳纤维复合材料板材为增强酚醛环氧复合材料t300/648，所述陶瓷板材的为氧化硅陶瓷。优选的，在加压装配形成装配件中所述钎料形成的钎料层的厚度在10～50μm范围内。优选的，采用外加磁场的惰性气体氛围保护下钎焊中所述磁场的磁场强度为20-50a/m。优选的，采用外加磁场的惰性气体氛围保护下钎焊中所述惰性气体为ar，纯度为99.9％。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：(1)本发明采用纳米钎料作为中间层，通过与碳元素发生反应，实现冶金连接；纳米碳化硅颗粒在钎料中可以细化晶粒，同时碳化硅可在中间起到过渡作用，与碳纤维中碳元素进行作用，在保护气氛钎焊过程中添加磁场，磁场在钎焊过程中有效增加钎料流动，提高润湿效应，同时减少钎焊接头的空洞。(2)本发明在焊接过程中采用磁场作用下的惰性气体保护氛围钎焊，能够有效改善碳元素与硅元素之间的润湿作用，提高接头强度，实现冶金连接，能够有效提高接头强度，可用于汽车零部件的制造；(3)本发明可通过调节纳米钎料中纳米碳化硅的含量，制备除高接头强度的碳纤维复合材料板材与陶瓷板材组成的复合板材。具体实施方式本实施例采用尺寸规格为100*50*2mm的增强酚醛环氧复合材料t300/648板材和100*50*2mm氧化硅陶瓷板材；agcuti钎料具体成分为ag70.5cu27.5ti2钎料，来自于长沙迈拓金属材料有限公司。本实施例包括以下步骤：s1，对氧化硅陶瓷板材和增强酚醛环氧复合材料进行机械加工，得到待焊接的板材；s2，采用400目砂纸将氧化硅陶瓷板材和增强酚醛环氧复合材料板材打磨后抛光，再放入丙酮溶液中超声清洗10～15min，去除表面油污等杂物，确保表面干净；s3，在agcuti钎料中添加纳米碳化硅颗粒，纳米碳化硅颗粒为agcuti钎料重量的3％-5％，进行球磨成分混合得到成分均匀的钎料；s4，将氧化硅陶瓷板材和增强酚醛环氧复合材料板材贴合并加压得到装配件；s5，对装配件进行惰性气体保护氛围焊接在磁场中进行，所述磁场的磁场强度为20-50a/m。所述的惰性气体保护氛围惰性气体为ar，纯度为99.9％。步骤s5中，纳米碳化硅含量，磁场强度等影响焊接件接头室温下的平均剪切强度，如下表1所示。表1纳米碳化硅含量，磁场强度与钎料润湿性，接头强度关系序号纳米碳化硅含量/wt％磁场强度a/m润湿性剪切强度mpa10045％4323％2052％5233.5％2064％6544％4061％5954.5％4058％5865％5052％49注：剪切强度是按照gb/t2651-1989焊接接头拉伸试验方法进行测试。本发明实施例通过控制纳米碳化硅的含量和钎焊时外加磁场强度实现对接头钎焊组织的控制，进而控制接头的性能，减少接头应力，获得的接头完整致密，无裂纹等缺陷，提高了接头的力学性能。本发明实施例中纳米钎料的润湿性是由铺展系数sr来反映，即本发明润湿性是指代铺展系数sr，其中铺展系数sr具体测试方法如下：将尺寸为20mm×20mm×0.2mm的紫铜片经砂纸打磨、化学清洗并烘干后，称取约230mg的纳米钎料置于紫铜片中心位置，在温度为200℃的电热板上保温3min。根据jisz3198-4无铅钎料试验方法，由公式:sr＝(d-h)/d100％——(1)式中：sr—铺展率％；h—铺展后钎料的高度,mm；d—铺展钎料形状视为球形时的直径,mm；d＝1.24v1/3；v—试验中钎料的质量/密度(即体积)。将试验所得的厚度h代入式(1),求得铺展率上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12