Диффузионная сварка в переходной жидкой фазе
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( февраль 2023 г. ) |
Диффузионная сварка в переходной жидкой фазе (TLPDB) — это процесс соединения, который применяется для соединения многих металлических и керамических систем, которые невозможно соединить обычными методами сварки плавлением . В процессе склеивания создаются соединения с однородным профилем состава, устойчивые к поверхностным оксидам и геометрическим дефектам. Технология склеивания нашла широкое применение: от производства и ремонта газотурбинных двигателей в аэрокосмической промышленности до [1] [2] [3] на атомные электростанции , [4] [5] и при подключении к кристаллам интегральных схем в микроэлектронной промышленности. [6] [7]
Процесс [ править ]
Диффузионная сварка в переходной жидкой фазе — это процесс, отличающийся от диффузионной сварки . При нестационарной диффузионной сварке в жидкой фазе элемент или сплав с более низкой температурой плавления в промежуточном слое диффундирует в решетку и границы зерен подложек при температуре сварки. Диффузионные процессы в твердом состоянии приводят к изменению состава на границе раздела связей и разнородная прослойка плавится при более низкой температуре, чем исходные материалы. Таким образом, тонкий слой жидкости распространяется вдоль границы раздела, образуя соединение при более низкой температуре, чем температура плавления любого из исходных материалов. Этот метод отличается от пайки тем, что он «изотермически затвердевает». При поддержании температуры выше температуры плавления присадочного металла взаимная диффузия отодвигает состав от эвтектики, поэтому затвердевание происходит при температуре процесса. Если происходит достаточная взаимная диффузия, соединение останется твердым и прочным значительно выше исходной температуры процесса плавления. Вот почему ее называют «переходной жидкой фазой». Жидкость затвердевает перед охлаждением.
Прослойка [ править ]
В этом методе необходимо выбрать подходящий промежуточный слой, учитывая его смачиваемость , характеристики текучести, высокую стабильность для предотвращения реакций с основными материалами и способность образовывать композицию, имеющую температуру плавления выше температуры склеивания. Техника соединения восходит к древним временам. [8] [9] [10] Например, оксид меди, окрашенный в качестве промежуточного слоя и покрытый жиром или клеем для фиксации золотых шариков на золотом изделии, нагревался в восстановительном пламени с образованием эвтектического сплава в зоне соединения.
Кинетика [ править ]
Существует множество теорий кинетики процесса связывания, но наиболее распространенная теория делит этот процесс на четыре основных этапа. [11] [12] Этапы:
- растворение прослойки
- гомогенизация жидкости
- изотермическое затвердевание
- гомогенизация области связи
Ссылки [ править ]
- ^ Д.С. Дюваль; В. А. Овчарский; Д. Ф. Паулонис (1974). «TLP-связка: новый метод соединения жаропрочных сплавов». Сварочный журнал . 53 (4): 203–214.
- ^ С. Р. Каин, Дж. Р. Уилкокс, младший, Р. Венкатраман (1997). «Диффузионная модель переходного соединения жидкой фазы». Акта Материалия . 45 (2): 701–707. Бибкод : 1997AcMat..45..701C . дои : 10.1016/s1359-6454(96)00188-7 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Ю. Чжоу; В. Ф. Гейл; ТД Север (1995). «Моделирование переходного процесса связывания жидкой фазы». Международные обзоры материалов . 40 (5): 181–196. дои : 10.1179/imr.1995.40.5.181 .
- ^ М. Маза Атабаки; Дж. Идрис (2011). «Частичное переходное жидкофазное диффузионное соединение циркалоя-4 со стабилизированной аустенитной нержавеющей сталью 321 с использованием активного титанового присадочного металла». Журнал производственной науки и техники . 3 (406): 330–344.
- ^ Мазар Атабаки, М. «Микроструктурная эволюция при частичной переходной диффузионной сварке в жидкой фазе циркалоя-4 с нержавеющей сталью 321 с использованием активного титанового присадочного металла». Журнал ядерных материалов, 406(3) (2010), 330-344.
- ^ Хоу, М.М., Игер, Томас В. «Низкотемпературное переходное жидкофазное соединение (LTTLP) для соединений Au/Cu и Cu/Cu». Журнал Электрона. Пакет, 114(4) (1992), 443-448.
- ^ Мазар Атабаки, М. «Последние достижения в соединении керамических продуктов порошковой металлургии с металлами». Металлургия. 16(4) (2010), 255-268
- ^ Хоторн, Дж. Г., Смит, К. С. «О различных искусствах, трактат Теофила». Чикаго: Издательство Чикагского университета. (1963), 216
- ^ Смит, CS, «Поиск структуры». Кембридж, Массачусетс: MIT Press. (1981), 92-94
- ^ Литтлдейл, HAP Brit. Патент № 415181 (1933 г.).
- ^ Макдональд, штат Вашингтон; Игар, Т.В. (1992). «Переходное жидкофазное соединение». Ежегодный обзор материаловедения . 22 : 23–46. Бибкод : 1992AnRMS..22...23M . дои : 10.1146/annurev.ms.22.080192.000323 .
- ^ Туа-поку, И., Доллар, М., Массальски, Т.Б. «Исследование процесса переходного жидкофазного соединения применительно к сэндвич-соединению Ag/Cu/Ag». Металлургические сделки А. 19(А) (1988), 675-686.