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      鈦的擴散焊接理論
      發(fā)布時(shí)間:2022-09-12

      已經(jīng)發(fā)現擴散焊接可以在非常低的初始接觸壓力(大約半磅/平方英寸)下發(fā)生在兩個(gè)平坦表面之間。這是通過(guò)在將要發(fā)生擴散焊接的表面形成基本真空,然后在所述真空中加熱這些表面同時(shí)保持表面暴露于真空來(lái)實(shí)現的。此后,使表面在擴散焊接溫度下彼此接觸,并且這種接觸僅在非常適中的壓力下保持。在這樣的壓力和溫度下,擴散焊接進(jìn)行到完成以形成牢固和有效的焊接。

      實(shí)現這種焊接的[敏感詞]機制尚不完全清楚,但可以根據一些理由假設以下內容。在現有技術(shù)中,擴散焊接通常在接合表面相當干凈的情況下進(jìn)行。然而,即使在這些“干凈”的表面上,也很可能至少存在一些少量的表面污染,例如以水的形式,或以空氣或其他氣體的形式附著(zhù)在分子表面不規則處或可能被吸收到表面鈦在表面附近,或作為少量油或其他有機物附著(zhù)或吸附在表面等。已知氫在約 300°F 時(shí)被鈦吸收,氮在 500°F 時(shí)被鈦吸收.,氧在約 1300°F 時(shí)被鈦吸收。在低壓環(huán)境中的較高溫度下,水會(huì )分解以提供氧氣和氫氣。在高于正常環(huán)境溫度的某個(gè)溫度下,碳也會(huì )被鈦吸收。此外,已知當這些元素被吸收到鈦中時(shí),會(huì )發(fā)生一些脆化,因為它們變成間隙固溶體,然后趨向于將鈦晶體穩定在α相,成為鈦原子位錯運動(dòng)的屏障。

      可以進(jìn)一步推論,當根據通常的現有技術(shù)工藝將兩個(gè)鈦表面在正常擴散焊接壓力(例如每平方英寸500至1000磅)下壓在一起時(shí),一些(也許大部分)表面污染物被截留在表面之間. 隨著(zhù)鈦的溫度升高到擴散結合溫度(1500°至1700°F),這些污染物可能會(huì )吸收到靠近結合表面的鈦中。此外,任何污染物先前被吸收到靠近結合表面的鈦中都可能仍然被困在鈦中。此外,一些污染物可能會(huì )形成小的高壓氣穴,這些氣穴會(huì )產(chǎn)生反壓,從而阻止鈦填充空隙。然而,

      將要擴散接合的平面暴露于真空中,并且在將鈦升高到接近擴散接合溫度的同時(shí)保持這種暴露。這種暴露是通過(guò)實(shí)際將組件彼此間隔開(kāi)來(lái)完成的,或者通過(guò)非常小的接觸壓力預先組裝組件,從而使正常的表面不規則性使表面充分暴露在真空環(huán)境中。據信,在該暴露過(guò)程中,幾乎所有的表面污染物都從鈦表面蒸發(fā)或“沸騰”掉,并且任何污染物被吸收到鄰近表面的鈦中也被泵出鈦結構。相信這發(fā)生在 1000° 和 1500° F 之間。當鈦接近焊接溫度時(shí),鈦會(huì )適度軟化并更容易屈服。因此,當接合表面在接合溫度下僅以適度的壓力接觸時(shí),就會(huì )有更緊密的接觸。與表面區域相鄰的鈦沒(méi)有脆化污染,將更容易變形為原子匹配表面以形成擴散原子。

      如前所述,這種焊接在結合表面處以非常低的表面壓力發(fā)生。可以進(jìn)一步推測,這種擴散焊接發(fā)生的機制是“表面張力”現象,在這種現象中,圍繞任何空隙的鈦原子傾向于聚集在一起并填充空隙。

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