C/C复合材料-金属连接接头

界面热膨胀匹配

通过超快高温冲击实现C/C复合材料与TC4钛合金的连接，剪切强度较传统方法提升2.4倍，同时缓解了异质结构中的残余应力。

Jingkang, Zhang · Yan, Yaotian · Zilong, Zhang · Yong, Xia · Ye, Zhenyu · 王斌 · Li, Peixin · Wang, Pengcheng · 林景煌 · Butt, Hassaan Ahmad · Krasnikov, Dmitry V. · Nasibulin, Albert G. · Jinchun, Tu · 曹健 · 亓钧雷

Ceramics International 2024

参数信息

连接接头剪切强度
31.7 MPa
剪切强度提升倍数
2.4
表面选择性氧化时间
30 s
快速连接时间
20 s
C/C复合材料热膨胀系数
1.5 10−6 K−1
TC4钛合金热膨胀系数
9.5 10−6 K−1

技术优势

抑制热失配应力

焦耳加热形成非平衡温度场，TC4金属端温度远低于C/C复合材料端，冷端自限效应抑制了金属在异质界面附近的热膨胀，从而缓解残余应力。

强度提升2.4倍

最优接头剪切强度达到31.7 MPa，是传统连接方法的2.4倍。

秒级快速连接

表面选择性氧化仅需30秒，连接步骤仅需20秒，远快于传统长时间保温工艺。

裂纹被有效抑制

表面选择性氧化在C/C复合材料表面形成环形间隙，增大了填充合金与基体的接触面积，同时抑制裂纹扩展。

应用场景