Embed Size (px)
Citation preview
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
بررسی فرآیند های اتصال سرامیک به فلز بنام خداوند بخشنده مهربان�
بررسی فرآیند های اتصال سرامیک به فلز
دانشجو : حمید تقی پور ارمکی
استاد راهنما : دکتر طاهری نساج
1391تیر ماه
1
سمینار کارشناسی ارشد
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
چرا اتصال سرامیک به فلز؟
استفاده از سرامیک ها به خاطر خواص منحصر به
فردشان
ساخت قطعات پیچیده سرامیکی
اتصال و تولید قطعات یکپارچه
استفاده از سرامیک ها به خاطر خواص منحصر به
فردشان
مشکل تردی و شکست
اتصال سرامیک به فلز
2
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
اهمیت اتصال سرامیک به فلز
استفاده از سرامیک توسط طراحان در طراحی قطعات
قطعه کارکرد الزم را نداشته ، طراح سرامیک را نامناسب تشخیص می دهد در طراحی
هزینه طراحی دوباره برای قطعه جدید مورد نیاز است
انتخاب نامناسب روش اتصال ، طراحی اتصال ، فیلر یا ماده
واسط اشتباه3
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
روش های اتصال سرامیک به فلز
شیمیاییمکانیکی
جامد مایع - جامد
مایع
نفوذی
الکترواستاتیک
سینترینگ
اصطکاکی
التراسونیک
TLP
PTLP
یوتکتیکی
لحیمکاری
سینترینگ
اتصال� چسبی
مایکرویو
لیزر
جفت شدگی گیره
پیچ و مهره
پرچ
4
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
مشکالت اتصال سرامیک به فلز
تفاوت خواص ضریب انبساط فیزیکی
حرارتی
نقطه ذوب
دیفوزیون
ایجاد تنش پسماندایجاد ترک
محدودیت روش های ذوبی معمول
اتصال مستقیم نفوذی دشوار
5
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
راه حل.................
استفاده از الیه میانی ..؟نرم
کاهش تنش پسماند
استفاده از فلزات سخت
کاهش تنش پسماند
کاهش تنش پسمانداتصال در دمای پایین
کاهش تنش پسماند طراحی اتصال مناسب
کاهش وسعت تمرکز تنش
کاهش دگر شکلی اتصال
کاهش ضریب انبساط میانگین
تغییر فرم االستیک و پالستیک
6
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
مشکالت اتصال سرامیک به فلز
تفاوت متالورژیکی
ترشوندگی
عدم ترشوندگی سرامیک توسط فلز مذاب
دلیل
باال بودن مقدار انرژی فصل مشترک
sl
cossv sl lv
7
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
راه حل..............
شرایط ......؟ترشوندگی
مقدار زاویه تماس کمتر از درجه90
افرایش کار شیمیایی و فیزیکی
a lvw
انجام واکنش شیمیایی و تغییر ماهیت پیوند در ناحیه
اتصال
تشکیل اکسید یا نیترید بسته به ترکیب مواد مورد
اتصال
افزایش ترشوندگی فلز مذاب بر روی سطح جامد
8
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
مکانیزم روش ها در راستای Exampleحل مشکالت
Brazing
Active Metal
Metallization
Wetting
Friction
Thermal
Deformation
Diffusion
9
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
مقایسه روش ها
10
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
تحقیقات اخیر
RBSiC Diffusion Inconel 600900-1080
ترکیبات مقادیر مختلف سیلیسیم
900-950
CrSi2تشکیل یک الیه
1080
Material Method
Ni/SiAlON Diffusion
Ni/Al2O3 Diffusion
Al/ Al2O3 Diffusion
TWI
56 mpa
126 mpa
11
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
تحقیقات اخیر
Mild Steel Friction Alumina
Material Method Strengthmpa
Application
Al/Al2O3 Friction 30 Electronic
Al/ZrO2 ------ 200 ------
Al/SiC ------ 70 ------
M.N. Ahmad Fauzi2007
12
Electronic, Aerospace
Bend Strength 240 Mpa
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
تحقیقات اخیر
SSiC Laser SSiC
Wolfgang Lippmann2012
W 1.2پرتو لیزر اول با موج پیوسته (Co2- Laser)
شروع جوشکاریNd:YAGلیزر دوم
13
کاربردهای دما باال
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
تحقیقات اخیر
مواد الیه میانی کاربرد شرایط محیطی
استحکامMpa
MgO/Steel Cu/Metal foam شاتل، هوافضا خأل 33
SiC/Super alloy Ni/Kovar/Cu توربین گاز و هواپیما
1050 C, 54 Mpa, 2h 100
SiC/316 steel Ti/Mo نسل جدید موتور تانک
810 C 50
TZP/316 steel Cu قطعات اتومبیل خأل/آرگون 52
Si3N4/Ni/Incoloy909,Inco718
Au-5Pd-2NiAg-Cu-Ti
Ni-Bهوافضا و
هدف های نظامی
827-1197 C 100
Brazing
14
TLP PTLP
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
موضوع پوروپوزال
Al2O3 Al 6061Ni/Cu
با 6061اتصال آلومینا به آلومینیم PTLPفرآیند
الیه میانی پودر Cu-Ni
دمای مورد نیاز 800-1200
4بررسی استحکام ناحیه اتصال با Point Test
SEM – TEMبررسی ریز ساختار با
کاربرد صنایع هوافضا
Partial Transient Liquid Phase
نوآوری : بدست آوردن ترکیب جدید در ناحیه اتصال تغییر در روش عملیات حرارتی تحقیقات اخیر
TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
موضوع مزیت پوروپوزال
دگر شکلیبسیار کم
عدم نیاز به فیلر های بانقطه ذوب پایین
مزیت نسبت به لحیم کاری
مزیت نسبت به اصطکاکی
کارکرد دردمای باال
مزیت نسبت روش های چسبی و لحیم کاری
نیاز به دما و فشار پایینر به دلیلوجود فاز مایع
مزیت نسبت به روش نفوذی
محدودیت
محدودیت شکلقطعات
روش مزیت معایب
اصطکاکی هزینه کمتر استحکام پایین دگر شکلی زیاد
محدودیت در شکل
PTLP استحکام بسیا باالدگر شکلی کمکاربرد دما باال
محدودیت در شکل قطعات
16
