Seramik Birleştirme İşlemlerinde Kaynak ve İttifak Prosesleri

Seramiklerin birleştirilmesinde kullanılan farklı kaynak ve müttefiki işlemler aşağıdakileri içerir: 1. Füzyon Kaynağı 2. Sürtünme Kaynağı ve Ultrasonik Bağlama 3. Difüzyon Yapıştırma 4. Ara Katman yoluyla Difüzyon Yapıştırma 5. İzostatik Yapıştırma 6. Sır Yapıştırma 7. Metalleştirme ve Lehimleme 8. Yapıştırıcı Yapıştırma.

1. Füzyon Kaynak:

1960'lı yıllardan bu yana, Al203-Ta, Zr02-Mo, Zr02-Nb çiftleri oluşturmak için elektron ışını kaynağının başarılı bir şekilde kullanıldığı rapor edilmiştir. Bununla birlikte, füzyon kaynak yöntemlerinin seramik-metal sistemlere uygulanabilirliği çok sınırlıdır. Yapıştırılan parçaların erime sıcaklığı ve ısıl büzülme özelliklerini eşleştirmek zorunludur.

2. Sürtünme Kaynak ve Ultrasonik Yapıştırma:

Alumina alüminyumun, alüminyumdan zirkonyaya ve alüminyumdan silisyum nitrürün sürtünme kaynağında umut verici sonuçlar, Belfast Queens Üniversitesi'nden bildirilmiştir. Bu üç seramik aynı zamanda diğer bazı metallere de kaynaklanabilir, ancak bazen ara katmanın kullanılmasını gerektirir.

Normal atmosfer koşullarında alüminyumun bir çok metale ultrasonik olarak bağlanması sağlanırken, titanyumun seramiklere aynı işlemle bağlanması vakum kullanılmasını gerektirir.

3. Difüzyon Bağları:

Bu yöntemde birleştirilecek bileşenler bir araya getirilir ve belirli bir süre yüksek bir sıcaklığa maruz bırakılır. Kullanılan basınç, eşleşme yüzeylerinde difüzyonun gerçekleşmesine neden olacak kadar yüksek olmalı, ancak birleştirilen bileşenlerde toplu deformasyona neden olmamalıdır.

Kullanılan sıcaklık, 0.65-0.98 Tm aralığındadır; burada Tm, metalin mutlak derecelerde erime noktasıdır. Arabirimde bir eklemi etkilemek için karmaşık fiziksel ve kimyasal reaksiyonlar meydana gelir. Seramik ve camdan cam seramiklere kadar geniş metal yelpazesi, birleştirilen parçaların ısıl büzülme özelliklerinin eşleşmesi şartıyla, bu işlem ile başarılı bir şekilde bağlanabilir.

4. Interlayer ile Difüzyon Bağlanması:

Bu seramiklerin metallere birleştirilmesi yönteminde, birleştirilecek yüzler arasına sünek bir metal ara katmanı sokulur, bu nedenle yüksek basınç uygulaması gerekli değildir. Bu ara katman, gerilme konsantrasyonunu önleyen gerilmelerin arayüzde dağıtılmasına yardımcı olur, ayrıca ısıtma sırasında iki bileşenin diferansiyel genişlemesinin ve büzülmesinin bir kısmını barındırır. Ara tabaka sıcaklığı çok yüksek değilse, o zaman bir ısıl işlem görmüş alaşımdan bile olsa, iş parçasının mekanik özellikleri üzerinde herhangi bir zararlı etkiye sahip olmadan bileşenleri bağlamak mümkün olabilir.

Alüminyum, sünek bir tabaka olarak alüminyum kullanılarak alüminaya birleştirilebilir. Altın, bir dizi oksit seramik ve camını demir alaşımlarına bağlamak için ara tabaka olarak kullanılmıştır. Bakır, hafif oksitleyici bir atmosferde 1060-1080 ° C sıcaklığa getirilerek alümina kaynak yapılabilir. Bu, bakırın yüzeyinde ötektik bir sıvının oluşmasıyla sonuçlanır, bu da bakır ve alümina arasında kimyasal bir bağ oluşturur. Bir nükleer enerji alanında alümina yalıtım halkaları ve titanyum alaşımlı elektrotlar, 0, 1 mm kalınlığında alüminyum ara tabakaları sağlayarak birbirine bağlanmaktadır.

5. İzostatik Bağlanma:

Bu işlem, Şekil 22.38'de gösterildiği gibi basit bileşenleri birleştirerek nispeten karmaşık parçaları üretmek için kullanılır.

Seramik tozu basit şekillere bastırılır:

(a) Tek eksenli presleme veya izostatik presleme kullanılması. Basit şekillendirilmiş bileşenler daha sonra monte edilir

(b) Daha karmaşık bir şekil oluşturmak için. Birleştirilen parçalar daha sonra kaplanır

(c) İnce, geçirimsiz, esnek, elastomerik bir malzemeden oluşan bir tabaka ile. Kaplama, izostatik bağlamanın daha sonraki çalışması sırasında düzeneğin yüksek basınçlı sıvıya karşı yalıtılmasına yardımcı olur ve

(d) İki bileşeni birleştiren.

Bağlanan düzenek daha sonra ana malzemenin mukavemetiyle karşılaştırılabilir olan tam mukavemeti elde etmek için sinterlenir. Alümina, zirkonya ve silisyum nitrür gibi seramikten yapılan parçalar bu yöntemle üretilebilir. Bu yöntemle üretilen bağlar, bileşen birleşme olmaksızın tek bir işlemle üretilmiş gibi tam homojenliği göstermektedir.

6. Sır Yapıştırma:

Bu yöntem en çok büyük karmaşık parçaların birleştirilmesinde ve farklı seramik bileşenlerin birleştirilmesinde kullanılır. Birleştirilecek yüzeyler düz ve daha sonra uygun bir sır kayma ile kaplanmıştır. Daha sonra yüzeyler temasa yerleştirilir ve sırların kaynaşması ve parçaların birbirine bağlanması için sabitlenir.

Oksit seramiklerin çoğu silikat camlarla veya camlarla bağlanabilir ve bağlantılar aynı zamanda borat ve fosfat esaslı camlarla da yapılabilir. Oksit olmayan seramiklerin, bu işlemi yapışması daha zordur, çünkü bağı zayıflatan gaz kabarcıklarını serbest bırakan camlarla reaksiyona girme eğilimindedirler. Bazı seramik ve metal kombinasyonlarını birleştirmek için özel camlar mevcuttur.

7. Metalleştirme ve Lehimleme:

Genellikle bu yöntem, seramikleri metallere bağlamak için kullanılır. Lehimleme, kullanılan lehimleme alaşımının birleştirilecek yüzeyleri ıslatmasını gerektirir. Metal yüzeylerin çoğu, lehimleme alaşımları ile ıslatılabilir, ancak seramik değildir. Bu nedenle, seramik bileşene ilk önce metalleştirme işlemiyle uyumlu bir alaşım tabakası verilir.

Daha sonra geleneksel alaşımlar kullanılarak lehimleme yapılır. Diğer bir alternatif ise aktif metal lehimler kullanmaktır. Seçim, ıslanabilirliği arttırmak için metal-seramik arayüzünde meydana gelen kimyasal reaksiyonlara bağlıdır. Titanyum veya zirkonyum ilavesiyle gümüş bakır ötektik esaslı lehimler kullanılarak başarı sağlanmıştır. Tipik bir lehim alaşımı, ağırlıkça% 68.8 Ag +% 26.7 Cu +% 4.5 Ti içerebilir.

8. Yapıştırıcı Bağ:

Stres içermeyen bağlantılar, yüksek sıcaklıklar ve vakum sızdırmazlığı söz konusu olmadığında yapıştırma ve sementleme ile üretilebilir. Soğuk kürleme reçineleri ve tutkallar seramikleri iyi bir şekilde yapıştırır. Ortak performans, servis sıcaklığının yanı sıra stres süresi ve hızına da bağlıdır.

Epoksit, fenolik, akrilik ve poliüretan yapıştırıcılar, 200 ° C'ye kadar sıcaklıkları içeren uygulamalar için kullanılabilir. 200 ° C'nin üzerindeki yüksek sıcaklık uygulamaları için poliamidler veya diğer termal olarak kararlı polimerler kullanılır.

İnorganik çimentolar, örneğin portland çimentosu, bazen seramikleri metallere bağlamak için kullanılır. Yüksek voltajlı porselen izolatörler genellikle ayrı bölümleri çimento ile birleştirerek yapılır.