机械工程学报

作者：王颖, 木瑞洁, 牛士玉, 孙孔波, 杨振文

单位：1. 天津大学天津市现代连接技术重点实验室 天津 300350;2. 天津大学先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室 天津 300350

关键词：高熵碳化物陶瓷,热压烧结,钎焊接头,界面结构,力学性能；

基金：国家自然科学基金优秀青年(52222511)和国家自然科学基金面上(52175357)资助项目。

为了实现高熵碳化物陶瓷(High-entropy carbide ceramics，HECs)的大尺寸和复杂形状成形，通过热压烧结成功制备了七种不同组分的HECs，烧结的HECs均为单一岩盐结构的固溶体相，其中，(TiZrHfNbTa)C和(VNbTaMoW)C具有较高的弯曲强度，分别为494 MPa和476 MPa，且(TiZrHfNbTa)C的硬度高于(VNbTaMoW)C。在此基础上，以(TiZrHfNbTa)C为基体，采用TiNi-20at.%Nb合金和FeCoCrNiTi0.2高熵合金(High-entropy alloy，HEA)钎料制备了冶金结合良好的HEC接头。两种液态钎料中的活性Ti元素在HEC表面富集并诱导界面反应，这一过程导致界面的(Ti, Nb)C相和碳化物相(HEC')分别在HEC/TiNiNb/HEC接头和HEC/HEA/HEC接头中形成，由此产生的界面结构分别为HEC/(Ti, Nb)C/(Ti, Nb)2Ni/TiNi/(Ti, Nb)2Ni/(Ti, Nb)C/HEC和HEC/HEC'/HEA'/HEC'/HEC。在1 180 ℃-10 min的钎焊工艺参数下获得的HEC/TiNiNb/HEC接头具有201 MPa的抗剪强度。接头薄弱区为(Ti, Nb)2Ni相及其与(Ti, Nb)C层的界面。与之相比，HEC/HEA/HEC接头表现出更高的抗剪强度(>245 MPa)，但其钎焊工艺要求更高的温度(1 400～1 490℃)和更长的时间(30 min)。

来源：2024年第22期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2024年第22期