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真空扩散焊的基本知识点

Publisher: Administrator Date:2022-10-14

当由金属制成的靶材和由金属制成的背板材料相互叠加并扩散焊接时,主要粘接条件如下。期望温度,大气条件(真空度,反应性有害杂质气体分压),加热温度和加热保持时间以及压制力等要求在焊接时的所需范围内。在这些要求中,表面清洁度越高越好。由于扩散焊接利用了焊接表面上焊接材料之间原子的扩散现象,因此界面表面上不存在杂质是不优选的。同样,当在焊接过程中大气中存在反应性杂质气体时,焊接界面处和附近的焊接材料与杂质气体发生反应,并在高温下吸收杂质气体。降低目标组件的粘接强度。关于接头表面的表面粗糙度,例如,通过加工等将两种接头材料的接头表面尽可能光滑,并且当两种接头材料重叠时,接触面积尽可能大。是可取的。因此,当光滑表面叠加并在扩散连接时通过加热/加压连接时,与具有粗糙表面和小接触面积的叠加表面叠加和连接的情况相比。加热温度可以以相同的压制力降低,即使加热时间进一步缩短,也可以实现预定的扩散焊接。将平均粗糙度≦3μm作为连接配合面的光滑度。

最近,大直径靶材组件已趋向于使用,例如直径为14英寸(355毫米)或更大的钛靶材。例如,通过车床切割来加工具有平均粗糙度≦3μm的表面粗糙度的如此大直径的圆盘是相当困难的,并且高达约6μm是实际加工精度。因此,为了获得≦3μm的光滑表面,有必要在研磨至约6μm后使用磨石,磨料,抛光剂等进行研磨/抛光过程。该步骤的加入增加了加工时间,增加了加工成本,并且当加工材料是具有低硬度的金属如Al或Cu时,通过研磨/抛光产生的每个细颗粒都是不可取的,因为金属的表面变得坚硬并且作为异物保留在接合表面上。作为该问题的解决方法,在本文中,精加工后通过车床加工至平均粗糙度约6 μm来清洁表面,例如,将具有平均粒径为1.0μm或更小的细粉填充在具有6 μm表面粗糙度的凹槽中。结果,表面粗糙度变为≦3μm,并且接缝表面的接触面积变得更宽。也就是说,细粉的填充用于平滑表面。

目标材料和背板材料的相应粘接表面被加工成所示的表面。表示目标材料和背板材料。接缝表面的表面粗糙度通常约为6μm,但根据加工方法的不同,它可能会自然变化。具有平均粒径为1.0μm或更小的细粉末均匀地分散在这样加工的接缝表面上,并且每个凹槽被填充如所示。结果,表面粗糙度变为≦3μm,并且目标材料与背板材料之间的粘合表面在较宽的区域内接触。在本发明中,所要使用的细粉的作用如图3所示与正常扩散焊接的情况(图2)相比,使得细粉容易扩散到两种材料中,并且细颗粒很容易在粘结表面和在其附近形成。,形成含有细粉的合金层,金属间化合物层,细粉的扩散层等。2和3,11为靶材,12为细粉,13为背板材料,14为靶材组件。

Ti、Ta、Nb、Mo、Cr、W、Co、Ni、Si及其合金化合物可用作目标材料,而Al、Al合金、铜等可用作背板材料。和铜合金等都可以使用。此外,作为细粉,例如可以使用Ag、Cu、Ni等的细粉。作为细粉的材料,优选的材料是根据目标材料和背板材料的组合适当地确定。例如,当目标材料为Ti,背板材料为Al(Al合金)时,Ag,Cu和Ni等细粉末适合作为细粉作为光滑填料。

填充细粉的方法不受限制,只要将细粉均匀地填充在接缝表面的凹槽中,例如,将细粉喷涂在目标材料和经过表面处理的背板材料的接缝表面上,然后,例如, 表面。细粉可以通过用光滑的Ti合金盘1号摩擦来填充在接缝表面的凹槽中,并在细粉中加入乙醇等分散介质以形成糊状物,并将细粉糊涂在接缝表面以形成分散介质。蒸发和干燥后,粘附在两种材料表面的超细粉末可能会被剥离,细粉可以填充在凹槽中。此外,作为将散落在两个接缝表面上的细粉均匀分散在整个表面上的方法,一种通过使用超声波振动装置来振动接缝材料的界面的方法可以施加到叠加的一个表面上。

当使用具有高氧含量的细粉末时,希望在例如Ar-H2混合气体气氛中减少细粉的表面,以降低氧气水平。

将钛(Ti)靶材与铝合金(Al合金、A6061)背板材料连接在一起,并按如下方式制造Ti靶材组件。使用外径为12英寸(305毫米),厚度为6毫米的Ti靶材,并使用具有相同外径和20毫米厚度的Al合金背板材料。每个连接表面都经过加工,平均粗糙度约为6μm。用丙酮超声脱脂清洗表面,然后干燥。将2.2克平均粒径为500纳米(0.5微米)的Ag细粉末基本上均匀地喷洒在两种材料的接合表面上。然后,使用直径为100毫米,高度为100毫米的圆盘形Ti合金(Ti-6Al-4V)夹具,其一端面完成粗糙度为≤2μm。,将Ag细粉分散到的两种材料的表面摩擦在一起。将Ti合金用于夹具的原因是需要使用比配合材料更硬的材料。通过这种Ag细粉的摩擦,两种材料的接缝表面的粗糙度变得≦3μm。

由于上述Ag细粉的填充量为一侧2.2g,因此两侧均为4.4 g,而在使用Ag箔作为插入材料的方法中,现有技术的方法中例如要使用Ag箔。如果厚度为20μm,并且用作直径为12英寸(305mm)的目标材料,则夹层Ag的重量将为15.2g,如果添加由于圆形而产生的切割材料,它将增加约25%。要做。因此,在本发明的情况下,使用量是与现有技术的情况相比的1/4至1/5。

 然后,将如上所述处理的两种材料的各自接缝表面重叠并置于热压机中。将装置内部抽真空至0.01 Pa以下,将温度升至470°C,并保持温度1小时。当时,对两种材料施加20 MPa的压力,并进行所谓的热压以连接材料以获得Ti目标组件。

对所得组件的整个焊接部分进行超声探伤测试,但未发现未粘接等缺陷。从该组件中切出拉伸试验件,断裂强度由拉伸试验确定。10次试验的平均抗拉强度为11.3 kg/mm@2,高于10 kg/mm@2,足以作为目标组件的粘结强度。


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