随着现代科学技术的发展，对焊接质量及结构性能的要求越来越高，各种先进及特殊材料的焊接近年来不断出现。先进材料极大地推动了科技进步和社会发展，在电子、能源、车辆制造、航空航天、核工业等部门得到了应用。先进材料焊接涉及面广，其主要特点是高性能、高硬度、焊接难度大，引起人们的广泛关注。以C/C复合材料为例，阐述了C/C复合材料特殊焊接的现状和研究进展，对推动先进材料的焊接研究和发展具有一定意义。真空扩散焊接加工方法有哪些呢

C/C复合材料

复合材料是指由两种或多种物理、化学性质不同的物质以一定方式、比例和分布方式合成的多相固体材料。复合材料应用的优点在于其可设计性。结构功能一体化是复合材料的发展趋势，过去30年复合材料在战斗机上的应用持续增加，替代了相当一部分传统结构材料，当复合材料占结构质量的20%至25%时，飞机机体减量效果大大增加。在运载火箭弹体、战略导弹弹头材料等结构中，复合材料的应用起着至关重要的作用。例如，美国、俄罗斯和中国最近开发的远程洲际战略导弹端盖几乎都使用碳/碳复合材料[8]。

碳/碳复合材料特别适用于远程导弹和返回卫星的尖端帽。其优点是①耐高温，密度小。洲际弹道导弹每减重1kg，射程可增加300km。航天器和航天器每减重1kg可减少2kN推力，大大节约火箭燃料。②碳纤维复合材料在超高温和肉类冲击下，消融速度慢，烧结后形成牢固疏松的“海绵体”，不仅可以防止进一步消融，而且可以起到隔热作用。真空扩散焊接加工方法有哪些呢

1、C/C复合材料的连接性分析

（1）C/C复合材料连接的主要问题。

C/C复合材料以其高比强度和优异的高温性能，成为航空航天领域极具吸引力的高温结构材料，已成为飞机刹车片、飞机鼻锥和机翼前缘及涡轮发动机部件，如用于燃烧室和增压器的喷嘴等由于C/C复合材料主要在有特殊要求的极端环境下工作，因此作为部件连接或将C/C复合材料与其他材料连接使用具有重要意义，C/C复合材料连接可能出现的主要问题包括：

①如何保证在连接过程中C/C复合材料原有的优良性能不被破坏。

②获得与C/C复合材料性能一致的接头区域（或连接层）的方法

针对以上两个问题，真空扩散焊和钎焊是最成功的连接技术，但由于C/C复合材料技术条件特殊，连接过程需要考虑C/C复合材料应用中的特殊要求，如作为航天结构材料，其主要要求是高比强度和高温性能作为核聚变堆材料，除了热力学性能外，还必须满足特殊的低活化标准。C/C复合材料的连接特征仅以扩散连接为例进行说明。真空扩散焊接加工方法有哪些呢

（2）C/C复合材料的扩散连接。

通过制造可在碳作用下生成碳化物的石墨和中间层的方法，扩散连接可使用石墨（C）、硼（B）、钛（Ti）或TiSi2等的C/C复合材料。无论如何，通过中间层和C的界面反应形成碳化物或结晶，达到相互连接的目的。扩散焊接加热过程中，首先通过固体扩散结合或液相与C/C复合材料母材的相互作用，生成热稳定性低的碳化物和接头。嗯，加热到更高的温度，将碳化物分解成石墨和金属，使金属完全蒸发消失，最终连接层只剩下石墨单晶。该连接器的结构除了（C/C复合材料）/石墨/（C/C复合材料）C以外没有外来材料。但是，从实际结果来看，是因为接头的强度性能不理想，接头中的石墨晶片的强度不足。真空扩散焊接加工方法有哪些呢

为了提高石墨晶片的强度，以Mn为填充物生成石墨中间层扩散连接C/C复合材料可以获得较好的效果，其关键在于：

①添加的中间层和填充金属应与C/C复合材料中的C反应，形成完整的碳化物结合层。碳化物只是扩散结合过程的中间产物，但碳化物的形成也很重要。如果没有碳化物结合层，就不能得到最终的石墨结晶结合层。

②高温下碳化物的分解和金属元素（或碳化物形成元素）的蒸发形成石墨晶体连接层。形成碳化物连接层后，不一定能形成完整的石墨晶体连接层，而是取决于所形成的碳化物连接层能否在高温下充分分解。

研究表明，蒸气压过高的金属、容易氧化的金属、将生成的碳化物在极高温（>2000℃）下分解的金属以及在高温下难以蒸发的金属不适合作为形成石墨中间层扩散连接C/C复合材料的填充金属。

（3）扩散C/C复合材料连接强度的措施。

对于添加石墨中间层的C/C复合材料扩散焊接头的强度低的问题，为了得到耐高温接头，可以将形成碳化物的难熔融金属（Ti、Zr、Nb、Ta、Hf等）扩散连接到中间层，在2300~3000℃之间扩散连接。硼或碳化物等难熔融化合物作为结合C/C复合材料的中间层使用，可以提高接合部的高温强度。真空扩散焊接加工方法有哪些呢

当B或B+C中间层扩散连接C/C复合材料时，B和C在高温下发生化学反应，形成硼的碳化物。图3示出了连接温度对以B和B+C为中间层的C/C复合材料接头的剪切强度的影响（剪切试验温度1575℃）。使用试样尺寸25.4mm×12.7 mm×6.3mm，三维纤维增强。如图所示，当扩散连接温度低于2095℃时，B中间层的接头强度高于B+C中间层的强度。当温度超过2095℃时，由于B的蒸发损失，扩散接头强度急剧降低。在1995℃的连接温度下，扩散连接压力从3.10MPa增加到7.38MPa，1575℃的扩散较大。接头的抗剪强度由6.94MPa增加到9.70MPa，压力高时接头中间层的感应密度高，接头强度也高，但过高的压力会损害C/C复合材料的性能，试验温度以B为中间层的C/C复合材料接头的抗剪钢对度的影响如图4所示。所有试验均在扩散连接条件下（加热温度1995℃，保温时间15min，压力7.38MPa）获得。如图4所示，开始时接头的抗剪强度随着试验温度的上升而增加，但超过约1600℃时抗剪强度急剧降低，其原因可能与连接中间层的强度降低有关。