本项目主要针对缓解Si3N4/TiAl钎焊接头残余应力以及提高接头高温性能的需求，采用机械球磨的方法制备了纳米Si3N4增强的AgCuTi复合钎料(AgCuTic)，并采用该复合钎料成功实现了TiAl合金和Si3N4陶瓷的连接。Si3N4/AgCuTiC/TiAl钎焊接头典型界面结构为：TiAl/AlCu2Ti/Al4Cu9 TiN Ti5Si3 Ag(s,s)/TiN Ti5Si3/Si3N4。钎焊过程中，液相钎料中的Ti元素与纳米Si3N4反应形成了纳米尺寸的TiN和Ti5Si3颗粒，这些颗粒作为微米尺度Al4Cu9化合物的形核质点，使得钎缝中形成了微纳米颗粒增强的Ag基复合材料组织。复合钎料中增强相含量、钎焊温度、钎焊时间等工艺参数对接头界面结构和力学性能影响较大，当增强相含量为3 wt.%，钎焊温度为880°C，钎焊时间为5min时，接头室温及高温(400°C)抗剪强度最大分别为115MPa和156MPa，比采用AgCuTi钎料获得的接头强度提高一倍。本项目还研究了复合钎料使用对接头性能改善的原因，一方面复合钎缝中弥散分布的细颗粒TiN及Ti5Si3化合物作为第二相通过剪切滞后、位错强化及Orowan强化等方式强化了Ag基体，提高了钎缝性能；另一方面通过降低钎缝的热膨胀系数在一定程度上缓解了接头残余应力，从而提高了接头室温及高温性能。接头残余应力有限元模拟结果表明：复合材料的使用对接头的应力分布形式影响不大，但减小了残余应力分布区域以及应力峰值。X射线应力分析表明：增强相含量为3 wt.%时，Si3N4陶瓷表面压应力峰值降低70MPa左右，与模拟结果相吻合。除此之外，在本项目中纳米增强复合钎料也被应用于其它陶瓷与金属钎焊体系均有优良表现，可显著优化钎焊接头的界面组织并提高钎焊接头的力学性能。目前针对本项目已取得的一系列研究成果，共发表SCI期刊论文22篇，申请专利11项，两项授权。 2100433B