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扩散焊接分析

Publisher: Administrator Date:2022-11-24

本文通过在进行任何扩散焊接步骤之前,在要连接的零件10、11的接头形成表面12a、12b、12c和12d之间的间隙13中提供冶金间隙层,其最初密封该间隙来避免这些问题。该冶金层选自一组间隙材料,这些间隙材料在大气压或减压下具有正常的熔点,低于热等静压所需的给定扩散温度,并且不能在等静压下通过所述给定扩散温度熔化到这些表面上。换句话说,这些材料还具有较高的熔点,在等静压下,高于所述扩散温度。因此,如果在大气压或减压下加热到正常熔点以上,这些材料可以熔化,但是当施加等静压和发生扩散时,它们不能在普遍存在的扩散温度下熔化。已经发现金,镍磷合金或镍基焊料满足这些条件,因此适用于本目的。这些间隙材料可以粉末形式、线状形式使用,也可以电镀或电化学沉积或通过溅射或气相沉积沉积。这样形成的冶金间隙层可以覆盖部分或全部接头形成表面12a、12b、12c和12d的区域。间隙层可以在组装要连接的零件之前或之后施加到这些表面中的一个或两个。然而,间隙层的应用必须如此局部,以至于在组装要连接的零件时,间隙13被冶金间隙层密封。无论冶金间隙层是在如图1所示的部件10之前还是之后施加的,任何可能导致密封外间隙14a的空隙14a都通过排气孔14排放到大气中。
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如果形成冶金间隙层的材料在组装后施加到间隙13中,则最好在具有10@-3至10@-5bar范围内的减压真空中以及在900°C至1250°C范围内的温度下进行此阶段。在这些条件下,重力增强的毛细管作用密封间隙13。

热等静压之前的温度应用使得层15提供间隙13的密封,同时防止熔化,例如,通过层的各个组件的向外扩散或通过与要扩散焊接的部件10、11的材料扩散。这种向外扩散或扩散提高了层的熔点,从而防止了随后的热等静压过程中不希望的熔化。

在形成间隙层并且零件10、11已经组装完毕之后,通过进一步的材料扩散通过接头形成表面12a至12d来进行实际的热等静压以形成焊接接头。因此,本方法允许构造具有复杂形状的工件,其中可以直接通过结构部件施加压力,否则不允许通过夹具或类似物施加直接压力,该夹具或类似物将所需的压力施加到要连接的表面。

在的实施例中,两个结构部件20和21被连接起来用于构建火箭燃烧室的喷射头,由此涉及所谓的插入式连接。形成部分20的圆顶有一个轮辋20',带有锥形侧壁22a。所述部分21具有分别形状的圆锥形凹槽25,使得在将轮辋20'插入槽25时形成间隙23。间隙23再次被填充到足以实现与上述冶金层的所述密封的程度,由此可以使用任何提及的步骤和可能的其它步骤来形成间隙层。任何在间隙23之外形成的空心空间24a,都通过通风口通道24排放到大气中。间隙23中的间隙层形成到2μm至100μm范围内的厚度,使得该层材料在随后的热等静压过程中将扩散到零件20、21的材料中。已经发现通过电化学沉积在表面22a和/或表面25上形成层是相当令人满意的。间隙宽度通常在0.0至0.1毫米的范围内。

用于形成扩散间隙层的材料不与零件10、20和11、21的材料形成任何脆性相。已经发现,与传统的熔融接头相比,在层材料扩散到结构部件10、11和20、21的材料过程中形成固溶体导致形成的扩散焊接区域的强度增加。此外,无论在组装待连接部件之前还是之后施加冶金层,将决定施加材料形成所述冶金层的方式或方法。在这两种可能性中,重要的是大气压下的正常熔点充分高于热压等静压下的热压温度,以便在热等静压期间发生扩散而不是熔化。因此,即使是正常的熔点也可能高于热压温度。热压温度和等静压将取决于所使用的材料。然而,已经发现980°C至1200°C范围内的热压温度和1000至1500bar范围内的等静压表压是合适的。

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