以Si-CaO_Al_2O...接接头微观组织及其剪切强度_贾建刚.pdf

第33卷第3期Volume 33 Number 32023 年 3 月March 2023中国有色金属学报The Chinese Journal of Nonferrous Metals以Si-CaO/Al2O3-Si为连接层的C/C复合材料扩散连接接头微观组织及其剪切强度贾建刚1,2，高康博1,2，王晓昱3(1.兰州理工大学 材料科学与工程学院，兰州 730050；2.兰州理工大学 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室，兰州 730050；3.兰州工业研究院 化学与新能源新材料研究所，兰州 730050)摘 要：CaO/Al2O3用于SiC之间的扩散连接，具有接头强度高、连接可靠等优点，但CaO/Al2O3与C/C复合材料的润湿性差，不宜直接用于C/C复合材料的扩散连接。为解决C/C复合材料难以焊接以及连接接头强度较低的问题，本文采用Si-CaO/Al2O3-Si复合夹层作为连接层，对C/C复合材料进行扩散连接，通过Si与C/C在高温下反应生成SiC以及SiC与CaO/Al2O3之间的相互作用，获得高强度接头。结果表明，随着保温时间的延长，接头的剪切强度先升高后下降。1500 保温90 min的接头，剪切强度达到38.17 MPa，连接接头内部形成“富Si的过渡层中间层富Si的过渡层”对称结构，接头中生成的物相主要包含SiC以及由Al2SiO5、SiO2、CaAl4O7等构成的复合玻璃相，剪切断裂主要发生在C/C基体上，说明接头强度及其与基体的结合强度超过了基体强度，是一种非常可靠的连接方式。关键词：Si-CaO/Al2O3-Si夹层；C/C复合材料；扩散连接；微观组织；剪切强度文章编号：1004-0609(2023)-03-0829-10 中图分类号：TB332 文献标志码：A引文格式：贾建刚,高康博,王晓昱.以Si-CaO/Al2O3-Si为连接层的C/C复合材料扩散连接接头微观组织及其剪切强度J.中国有色金属学报,2023,33(3):829838.DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2021-42845JIA Jian-gang,GAO Kang-bo,WANG Xiao-yu.Microstructure and shear strength of diffusion joint of C/C composite using Si-CaO/Al2O3-Si as interlayerJ.The Chinese Journal of Nonferrous Metals,2023,33(3):829838.DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2021-42845 C/C复合材料因其低密度、高比强度、高比模量、低热膨胀系数、耐腐蚀以及独特的高温力学性能而受到国内外研究者的普遍重视，成为材料领域中重点研发的一种战略性结构材料12。目前，C/C复合材料主要应用于航空、航天、兵器、核能及生物医疗等领域34，如固体火箭发动机喷管、喉衬、高速飞行器头锥、机翼前缘、人体心脏瓣膜、人造骨关节等57。开发C/C复合材料高效连接技术，对拓展C/C复合材料的应用具有重要的现实意义89。目前，C/C复合材料的连接主要有扩散连接1011、钎焊连接1213、机械连接14和黏接连接15。钎焊连接是在高温环境下完成的，为避免C/C复合材料发生氧化，需在无氧环境中进行，对设备要求较高。机械连接需在C/C复合材料上打孔，容易造成应力集中，导致构件结构破坏。对于黏接连接，黏接剂一般不耐高温，在长期使用中会发生老化，导致连接性能下降。与其他连接方法相比，扩散连接接头强DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2021-42845基金项目：国家自然科学基金资助项目(52162005)收稿日期：2021-12-28；修订日期：2022-01-20通信作者：贾建刚，教授，博士；电话：[phone]；E-mail：中国有色金属学报2023 年 3 月度和可靠性高，因此受到广泛关注。用于C/C复合材料连接的中间层材料较多，如Ti/Ni/Ti11、Ti3SiC216、Cu75Pt2517、G-Cuf18、AgCuTi19以及Li2O3-Al2O3-SiO220等。除此之外，CaO/Al2O3(CA)玻璃陶瓷也是一种良好的中间层，其作为一种低活化、无需外加压力的连接材料已经成功地应用于SiC的连接。以Si-CA-Si三明治夹层作为扩散连接层，利用Si与C在高温下反应生成SiC，再由SiC与CA之间较强的结合来实现C/C复合材料有效连接已得到有效验证。本文通过进一步改变连接温度和保温时间，研究不同工艺下接头的微观形貌和剪切强度，并分析了接头物相组成和断裂机理。1实验1.1原料与方法本试验所用C/C复合材料是以初始密度为0.14 g/cm3的商用碳毡为预制体，通过热梯度化学气相渗透(TG-CVI)法将其增密至1.732 g/cm321。采用精密切割机将C/C复合材料切割成块状试样，并依次用500#、800#和1200#的砂纸将其连接表面打磨平整。然后置于酒精溶液中使用超声波清洗机清洗10 min，利用鼓风干燥箱在100 下干燥30 min。将 CaO(粒径 75 m)和 Al2O3(粒径 45 m)粉末(纯度98%)按质量比49.7 50.322均匀混合后，置于电阻炉中加热到1600，保温60 min后得到CA玻璃，将所得的CA玻璃充分研磨得到细粉，装入样品袋中备用。CA玻璃制备过程如图1所示。将制备好的CA细粉与乙醇按比例混合(质量(g)体积(mL)为2 1)形成CA浆料；同样，将硅粉(粒径18 m)和乙醇按上述比例混合形成Si浆料。先将Si浆料均匀地涂抹到C/C复合材料的待连接表面上，厚度为1 mm；之后再将CA浆料涂抹到Si层上，厚度约为2 mm，将涂好浆料的两个C/C复合材料试样按图2所示叠放在一起，然后将其放入石墨模具中，通过热压烧结进行扩散连接。连接温图1中间层材料CA玻璃的制备流程图Fig.1Schematic illustration showing preparation of CA glass interlayer material图2接头制备流程图Fig.2Fabrication process of joint830第 33 卷第 3 期贾建刚，等：以 Si-CaO/Al2O3-Si 为连接层的 C/C 复合材料扩散连接接头微观组织及其剪切强度度设置为1400、1450和1500，每个连接温度下的保温时间分别为20、40、60、90和120 min，烧结压力约为12 MPa。1.2性能及表征使用MTS-E44.304型电子万能试验机以及自制的剪切试验夹具测试接头的剪切强度，接头剪切试验示意图如图3所示，试验时压头加载速度为0.5 mm/min。剪切强度按式(1)计算：=FS=Fab(1)式中：为接头剪切强度，MPa；F为接头断裂时的峰值载荷，N；S为接头受力面积，mm2；a为接头的长度，mm；b为接头的宽度，mm。采用Quanta450FEG型扫描电子显微镜对接头横截面以及断口微观形貌进行表征，利用能谱仪分析化学元素的扩散分布情况。采用D8 ADVANCE型 X 射线衍射仪对所制备连接接头的物相进行分析。2结果与分析2.1接头剪切强度图4所示为不同工艺条件下的剪切强度。由图4可知，在相同连接温度下，随着保温时间的延长，接头的剪切强度先增大后减小，当保温时间为90 min时，剪切强度达到峰值；当保温时间延长至120 min时，接头强度反而降低；在相同的保温时间下，接头的剪切强度随温度的升高而增大。当温度为1500、保温时间为90 min时，材料的最大剪切强度为38.17 MPa。2.2接头横截面的显微形貌分析图5(a)(e)所示为1500 下分别保温20、40、60、90和120 min时接头截面的SEM像。由图5(a)可知，接头连接层存在较大孔洞，连接部分以颗粒状态存在。可能与保温时间较短，扩散反应和烧结不充分有关。随着保温时间的延长，连接层开始变得致密，但连接层中有较多的微裂纹，如图5(b)所示。当保温时间延长至60 min时(见图5(c)，连接层的孔隙和裂纹数量显著减少，连接层变得更加致密。当保温时间为90 min时，元素间的扩散和化学反应更加充分，连接层均匀致密，且与C/C基体之间结合牢固，无明显缺陷，如图5(d)所示。而保温时间延长至120 min时(见图5(e)，连接层孔隙和裂纹再次增加，这是由连接层过度反应导致的。图6所示为1500 保温90 min工艺条件下制备的接头横截面的EDS线扫描图像。由图6可知，整个连接层由“过渡层(Si)/中间层(CA)/过渡层(Si)”组成，C/C基体与连接层边界清晰，无明显缺陷。C元素和Ca元素在连接层中均匀分布，而中间层中的Al和O元素与过渡层中的Si元素发生互扩散，从而提高了接头与基体的连接强度。图3接头剪切试验示意图Fig.3Schematic diagram of joint shear test图4不同温度和保温时间下接头的剪切强度柱状图Fig.4 Shear strength of joint prepared at different temperatures and holding time831中国有色金属学报2023 年 3 月2.3接头断面物相分析图 7(a)和(b)所示分别为不同温度下(1400、1450和1500)保温20 min和90 min接头断口的XRD谱。由图7(a)可知，当保温时间为20 min时，1400 和 1450 下 接 头 断 口 处 的 主 要 物 相 为Al2SiO5和SiC。表明Si元素与C元素反应形成了SiC(Si+CSiC)。另外，硅在低氧环境下和氧气反应生成SiO2(Si+O2SiO2)，SiO2进一步与CA中间层中的 Al2O3反应生成 Al2SiO5(Al2O3+SiO2Al2SiO5)。由于保温时间较短，过渡层中的反应产物SiO2与CA中间层反应不完全，导致中间层与过渡层(硅层)几乎没有完成连接。在受到剪切力时，接头断裂发生在中间层上。随着连接温度升高至1500 C，中间层中的 CaO 和 SiO2发生反应形成Ca2SiO4(2CaO+SiO2Ca2SiO4)。由于扩散时间短，连接层大部分呈现颗粒状，故接头连接效果较差，如图5(a)所示。由图7(b)可知，在1500 下，接头断口的主要物相为 Al2SiO5、SiC、SiO2、Si 以及 CaAl4O7。其中，CA的初始相CaAl2O4与Al2O3进一步发生反应生成 CaAl4O7(CaAl2O4+Al2O3CaAl4O7)。随着图51500 不同保温时间接头的SEM像Fig.5SEM images of joint obtained at 1500 for different holding time:(a)20 min;(b)40 min;(c)60 min;(d)90 min;(e)120 min图61500 保温时间90 min接头横截面的形貌和元素线扫描谱Fig.6 Morphology of joint cross section obtained at 1500 for 90 min(a)and EDS element line spectra(b)832第 33 卷第 3 期贾建刚，等：以 Si-CaO/Al2O3-Si 为连接层的 C/C 复合材料扩散连接接头微观组织及其剪切强度连接温度的升高，Al2SiO5和SiC的衍射峰强度也随之增大,其中Al2SiO5具有良好的流动性，可以浸渍到C/C基体热解碳间的孔隙中，将C/C复合材料牢牢地结合在一起，从而提高接头的剪切强度23。由图4分析可知，当保温时间延长至120 min时，1500 下接头的剪切强度下降程度最大。因此，有必要探讨该工艺下接头强度降低的原因。图8所示为1500 下保温120 min接头断口的XRD谱。由图 8 可知，与保温 90 min 接头(见图 7(b)相 比，120 min 接 头 出 现 新 物 相 Ca2Al2SiO7和Ca12Al14O33。随着保温时间延长，Al2SiO5与CaO反应 生 成 Ca2Al2SiO7(Al2SiO5+2CaOCa2Al2SiO7)，CaAl4O7先 与 CaO 反 应 生 成 Ca3Al2O6(CaAl4O7+5CaO2Ca3Al2O6)，Ca3Al2O6吸收Al2O3中的Al3+生成Ca12Al14O33(4Ca3Al2O6+3Al2O3Ca12Al14O33)24。如 果 中 间 层 中 的 Al2O3能 提 供 充 足 的 Al3+，Ca12Al14O33会进一步与Al2O3发生反应生成CaAl2O4(Ca12Al14O33+5Al2O312CaAl2O4)。在 图 8 中，Al2SiO5为主晶相，生成 Al2SiO5消耗了大量的Al2O3，因此 CA 中所剩 Al3+较少，不足以使得Ca12Al14O33继续发生反应。因此，随着保温时间的延长，CaAl4O7过度反应生成Ca12Al14O33，这可能是导致接头连接层出现缺陷(见图5(e)和剪切强度降低的主要原因。2.4接头断面的显微形貌分析由于1500 下保温时间为90 min时接头的剪切性能最好，因此进一步探究了其接头的断面形貌及其元素分布情况。由图9(a)可知，断面整体较为粗糙，具有明显的台阶状,这是由于C/C基体与连接层结合较高，因此大部分断裂区域发生在C/C基体上。图9(a)白色方框区域为C/C基体与中间层的过渡区，进一步放大得到图9(b)，可知中间层区域无明显缺陷。图9(b)白色方框区域进一步放大得到图9(c)，可以看出中间层十分致密。图9(c)区域的元素面分布如图9(d)所示，可以发现各元素分布均匀，表明元素扩散和化学反应进行得较为完全，中间层上附着许多的基体碳颗粒，这些基体碳属于接图7不同温度下保温20和90 min时接头断面的XRD谱Fig.7XRD patterns of joint sections obtained at different temperatures for 20 min(a)and 90 min(b)图81500 保温120 min所得接头的XRD谱Fig.8XRD pattern of joint obtained at 1500 for 120 min833中国有色金属学报2023 年 3 月头另一半C/C基体。图10(a)所示为毗邻接头过渡层外侧(见图9(b)中箭头位置附近)的C/C基体断面的SEM像，观察发现C/C基体由碳纤维和热解碳组成。碳纤维表面光滑，热解碳表面附着灰白色颗粒。将图10(a)中白色框区域放大，发现大量的纳米线附着在热解炭基体上，EDS 面分布结果(见图 10(b)表明，这些自生的纳米相富含Si元素。由于C/C复合材料不完全致密，富Si纳米相向C/C复合材料基体内部生长有利于增强接头与C/C基体的连接强度，从而提高扩散连接性能。除Si外，其他元素也扩散至C/C基体一侧，其中Ca、O等元素主要富集在C/C复合材料的热解炭区域，Al元素分布则相对比较均匀。2.5接头的断裂形式图11所示为不同工艺条件下接头出现的四种断裂形式的SEM像。图12所示为1500 下不同保温时间接头的剪切荷载位移曲线。图11(a)所示为中间层断裂形貌，部分中间层材料脱落，但大部分材料仍紧紧附着在基体上，基体与过渡层之间连接强度较高，这种断裂形式的载荷位移曲线特征如图12中曲线3所示，由于玻璃材料是一种典型的脆性材料，因此加载过程中，当剪切应力达到最大值时，就会发生突然脆断。图11(b)所示为沿连接层与C/C复合材料界面断裂，断面较为平整，断口左边是C/C基体，右边是带连接层的C/C基体。通过观察发现少量中间层颗粒附着在断口上，造成这种现象的原因是左侧硅含量低，一部分CA直接与 C/C基体接触，导致结合力较弱，断裂在此形成，图12中曲线2反映了连接层界面的断裂方式。图11(c)中的断裂发生在C/C基体上，这种情况下，连接层与C/C复合材料基体之间的连接强度超过了C/C复合材料基体本身的剪切强度，是最为理想的一种扩散连接，图12中的曲线4反映了这类断裂特征。图11(d)表明断裂面由连接层贯穿至C/C基体上，是一种混合断裂模式(与图9(a)对应)，图12中的曲线1和5反映了这类断裂特征。图91500 保温90 min接头断面SEM像及局部EDS元素面扫描分布Fig.9SEM images and local EDS element surface distribution of joint section at 1500 for 90 min:(a)Cross section;(b)Magnification of rectangular area in(a);(c)Magnification of rectangular area in(b);(d),(d1)(d5)SEM image and EDS element area scanning834第 33 卷第 3 期贾建刚，等：以 Si-CaO/Al2O3-Si 为连接层的 C/C 复合材料扩散连接接头微观组织及其剪切强度3结论1)接头强度总体上随扩散连接温度的升高而增大，在相同温度下，随着保温时间的增加，接头的剪切强度呈先升高后下降趋势，温度为1500、保温时间为90 min时，接头剪切强度达到最大值，连接接头内部形成“富Si的过渡层中间层富Si图10断面上基体区域局部SEM像以及EDS元素面扫描分布Fig.10Fracture SEM image of matrix area and EDS patterns of element map scanning distribution:(a)C/C matrix area;(a1)Magnification of rectangular area in(a);(b),(b1)(b5)SEM image and EDS patterns of element map scanning distribution835中国有色金属学报2023 年 3 月的过渡层”对称结构，中间层内各元素分布均匀，且通过元素扩散与过渡层结合为一体。2)当温度低于1500、保温时间少于90 min时，连接层内部元素扩散和化学反应不充分，导致接头的剪切强度较低；当温度为1500、保温时间超过90 min时，连接层因过度反应而产生缺陷，也会导致接头剪切强度下降。3)1500 保温90 min接头中的物相主要包含SiC以及由Al2SiO5、SiO2、CaAl4O7等构成复合玻璃相；SiC与C/C复合材料基体和复合玻璃相均具有良好的润湿性，具有增强连接接头和提高界面结合强度双重作用，这有助于获得高剪切强度的接头。4)不同工艺下接头的断裂形式主要有沿中间层断裂、沿C/C复合材料基体与连接层界面断裂、沿C/C复合材料基体断裂以及混合断裂等形式；在温度为1500、保温时间为90 min的工艺下，剪切断裂主要发生在C/C基体上，接头强度及其与基体结合强度超过了基体强度，是一种非常可靠的连接方式。图11不同断裂模式接头的SEM像Fig.11SEM images of joints with different fracture modes:(a)Fractures in intermediate layer;(b)Fracture along interface between connecting layer and C/C matrix;(c)Fracture occurred in C/C matrix;(d)Fracture occurred across interface between connecting layer and C/C matrix图121500 保温不同时间接头的剪切荷载位移曲线Fig.12Loaddisplacement curves of joints obtained at 1500 for different holding time836第 33 卷第 3 期贾建刚，等：以 Si-CaO/Al2O3-Si 为连接层的 C/C 复合材料扩散连接接头微观组织及其剪切强度REFERENCES1侯振华,郝名扬,罗瑞盈,等.载气对炭/炭复合材料沉积速率、体密度和微观结构的影响J.新型炭材料,2015,30(4):364371.HOU Zhen-hua,HAO Ming-yang,LUO Rui-ying,et al.Effect of carrier gases on densification rate,bulk density and microstructure of carbon/carbon compositesJ.New Carbon Materials,2015,30(4):364371.2黄伯云,韩雅芳.中国战略性新兴产业.新材料.碳/碳复合材料M.北京:中国铁道出版社,2018:112.HUANG Bo-yun,HAN Ya-fang.Chinas strategic emerging industries.New materials.Carbon/carbon compositesM.Beijing:China Railway Publishing House,2018:112.3FU Q G,ZHANG P,ZHUANG L,et al.Micro/nano multiscale reinforcing strategies toward extreme high-temperature applications:take carbon/carbon composites and their coatings as the examplesJ.Journal of Materials Science&Technology,2022,96:3168.4SHEN X T,SHI Z Q,ZHAO Z G,et al.Study of the ablation of a carbon/carbon composite at 25 MW/m2 with a nitrogen plasma torchJ.Journal of the European Ceramic Society,2020,40(15):50855093.5IKESHOJI T T.Advances in brazing,welding and other joining technologiesM.UK:Woodhead Publishing Limited,2013:394.6BERDOYES M.Snecma propulsion solide advanced technology SRM nozzles.history and futureC/42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference&Exhibit.Sacramento,California.Reston:AIAA,2006:4596.7VIGNOLES G L,LACHAUD J,ASPA Y.Environmental effects:ablation of C/C materials-surface dynamics and effective reactivityM.Hoboken,NJ,USA:John Wiley&Sons,Inc,2014:353388.8兰逢涛,李克智,李贺军,等.国内外碳/碳复合材料连接研究进展J.材料导报,2009,23(7):912.LAN Feng-tao,LI Ke-zhi,LI He-jun,et al.Research and development of carbon/carbon composites joining techniqueJ.Materials Review,2009,23(7):912.9ZHAO F L,FU Q G,FENG L,et al.Enhancement of C/C-LAS joint using aligned carbon nanotubes prepared by injection chemical vapor depositionJ.Materials Science and Engineering A,2016,650:6774.10 PATEL M,SINGH V,SINGH S,et al.Micro-structural evolution during diffusion bonding of C-SiC/C-SiC composite using Ti interlayerJ.Materials Characterization,2018,135:7175.11 WANG J,YANG G,ZHANG F,et al.The preparation and mechanical properties of carbon/carbon(C/C)composite and carbon fiber reinforced silicon carbide(Cf/SiC)composite joint by partial transient liquid phase(PTLP)diffusion bonding processJ.Vacuum,2018,158:113116.12 BA J,WANG Y H,LIU Y L,et al.In situ consume excessive Ti element and form fine Ti based compounds as reinforcements for strengthening C/C-TC4 jointsJ.Vacuum,2017,143:303311.13 ZHANG S Y,YUAN Y,SU Y Y,et al.Interfacial microstructure and mechanical properties of brazing carbon/carbon composites to stainless steel using diamond particles reinforced Ag-Cu-Ti brazing alloyJ.Journal of Alloys and Compounds,2017,719:108115.14 WARREN K C,LOPEZ-ANIDO R A,GOERING J.Behavior of three-dimensional woven carbon composites in single-bolt bearingJ.Composite Structures,2015,127:175184.15 WANG M C,LIU J C,DU H Y,et al.A SiC whisker reinforced high-temperature resistant phosphate adhesive for bonding carbon/carbon compositesJ.Journal of Alloys and Compounds,2015,633:145152.16 ZHOU X B,YANG H,CHEN F Y,et al.Joining of carbon fiber reinforced carbon composites with Ti3SiC2 tape film by electric field assisted sintering techniqueJ.Carbon,2016,102:106115.17 LUO Y,BIAN H,NIU H W,et al.Interfacial microstructure and mechanical properties of C/C composites and Nb joints brazed with Cu75Pt25 filler metalJ.Vacuum,2018,157:202209.18 LI H,WANG Z,BUTT H A,et al.Study on the residual stress relieving mechanism of C/C composite-Nb brazed joint by employing a structurally optimized graphene reinforced Cu foam interlayerJ.Frontiers in Materials,2021,8:391.19 NIU S Y,YANG Z,WANG C L,et al.Improving the bonding strength of Nb-C/C composite brazed structures by preoxidationJ.Advanced Engineering Materials,2020,22(7):2000065.20 ZHAO F L,NAN X Y,FU Q G.Mechanical behavior of the joints between carbon/carbon composites and Li2O-Al2O3-SiO2 glass ceramics with YAS interlayer at high temperatureJ.Materials Science and Engineering A,2020,772:138550.21 JIA J G,ZHANG B,LIU D Q,et al.Effects of Al2O3 coating induced structural and mechanical changes of C/C compositesJ.Journal of Alloys and Compounds,2020,818:837中国有色金属学报2023 年 3 月152847.22 CASALEGNO V,KONDO S,HINOKI T,et al.CaO-Al2O3 glass-ceramic as a joining material for SiC based components:A microstructural study of the effect of Si-ion irradiationJ.Journal of Nuclear Materials,2018,501:172180.23 LI J,LUO R Y,BI Y H,et al.The preparation and performance of short carbon fiber reinforced adhesive for bonding carbon/carbon compositesJ.Carbon,2008,46(14):19571965.24 GEETHA K,UMARJI A M,KUTTY T R N.Ceramic joining through reactive wetting of alumina with calcium aluminate refractory cementsJ.Bulletin of Materials Science,2000,23(4):243248.Microstructure and shear strength of diffusion joint of C/C composite using Si-CaO/Al2O3-Si as interlayerJIA Jian-gang1,2,GAO Kang-bo1,2,WANG Xiao-yu3(1.School of Materials Science and Engineering,Lanzhou University of Technology,Lanzhou 730050,China;2.State Key Laboratory of Advanced Processing and Recycling of Nonferrous Metals,Lanzhou University of Technology,Lanzhou 730050,China;3.Institute of Chemistry and New Energy Materials,Lanzhou Industrial Research Institute,Lanzhou 730050,China)Abstract:CaO/Al2O3 was used to diffusion joint SiC,exhibiting excellent strength and reliable connection.However,CaO/Al2O3 and C/C composites have poor wettability,thus CaO/Al2O3 is not suitable for direct diffusion connection of C/C composites.In order to improve the weldability and the joint strength of C/C composites,in this paper Si-CaO/Al2O3-Si composite sandwich was used as the joint layer to diffusion joining of C/C composites.SiC was generated through the reaction of Si and C/C at high temperature and the interaction between SiC and CaO/Al2O3 to obtain high strength joint.The results show that the shear strength of the joint increases first and then decreases with the increase of the holding time.The shear strength of the joint prepared at 1500 for 90 min reaches 38.17 MPa,and a symmetrical structure of Si-rich transition layer-interlayer-Si-rich transition layer is formed at the joint.The phase compositions of joint are SiC and composite glass phase composed of Al2SiO5,SiO2,CaAl4O7 etc.The shear fracture mainly occur on C/C matrix,indicating that the strength of joint and its bonding strength with matrix is higher than that of matrix,which is a reliable connection mode.Key words:Si-CaO/Al2O3-Si sandwich;C/C composites;diffusion bonding;microstructure;shear strengthFoundation item:Project(52162005)supported by the National Natural Scie