Cu-Ti-Si钎料钎焊SiC陶瓷/MA956 ODS钢的微观结构演变与剪切强度优化研究

本文系统研究了Cu-Ti-Si钎料钎焊SiC陶瓷与MA956 ODS（氧化物弥散强化）钢的界面反应机制，通过优化钎焊温度（960-1020°C）和保温时间（10min），显著抑制了SiC分解（降幅达54.8%），获得典型界面结构SiC/Cu6.69Si+石墨/TiC/Ti5Si3/TiCuSi+Cu(s,s)多层复合相，最终实现65MPa的峰值剪切强度，为核反应堆结构材料应用提供新思路。

　　

Highlight

Cu-Ti-Si钎料钎焊SiC陶瓷与MA956 ODS钢的界面结构呈现典型分层特征：SiC/Cu_6.69Si+石墨/TiC/Ti₅Si₃/TiCuSi+Ti₅Si₃+Cu(s,s)/TiCuSi+Cu(s,s)/TiFeSi+Cu(s,s)/MA956。仅在1020°C最高钎焊温度下观察到SiC的连续层状分解产物，而保温时间对分解程度影响甚微。

Discussion

图12展示了SiC/Cu-Ti-5Si/MA956 ODS钢接头形成机制示意图，其过程可分为：

1. 液相形成阶段：当钎料达到熔点后，Cu-Ti-Si熔体开始润湿母材；

2. 界面反应阶段：熔融钎料与SiC反应生成TiC和Cu-Si化合物，宛如"分子剪刀"精准裁剪陶瓷界面；

3. 扩散平衡阶段：Ti元素向MA956钢侧扩散形成TiFeSi金属间化合物层，如同"纳米铆钉"强化界面结合。

Conclusion

1. 使用Cu-Ti-5Si钎料可显著抑制SiC陶瓷分解，仅在极端温度（1020°C）出现分解层；

2. 钎焊温度升高和保温时间延长会使钎缝宽度"瘦身"，960°C/10min工艺下获得65MPa的剪切强度，较传统Cu-5Ti钎料提升54.8%；

3. 该研究为核反应堆高温结构材料开发提供了"陶瓷-金属"界面调控新策略。