سلام، مهمان
07-17-2017، 01:17 AM
چکیده :
در این مجموعه روند اتصال بین دوماده سرامیکی و اتصال بین یک ماده سرامیکی با فلز بررسی می‌شود. در ابتدا اتصال بین سرامیک با فلز بررسی می‌شود که این اتصال نیازمند متالیزه کردن یا فلزی کردن سطح سرامیک می‌باشد چرا که با این کار جذب و چسبندگی فلز به سرامیک بهتر انجام می‌شود. ابتدا فرایند متالیزه کردن توضیح داده می‌شود و بعد انواع تکنیکهای آن که عبارتند از 1- تکنیک پودر فلز زینتر شده 2- تکنیک نمک فلز نسوز 3- تکنیک پودر شیشه / فلز 4- روش رسوب دادن بخار
بعد از متالیزه کردن اتصال سرامیک به فلز با استفاده از فاز جامد و فاز مایع توضیح داده می‌شود. اتصال در دوفاز جامد دو قسمت دارد 1- اتصال پرس گرم 2- اتصال بوسیله باند دیفوزیونی و اتصال با استفاده از فاز مایع نیزدو قسمت دارد 1- لحیم‌کاری 2- جوشکاری (Brazing) درفصل بعد اتصال سرامیکهای اکسیدی با استفاده از شیشه مورد بحث قرار می‌گیرد. و در این مورد مقاله‌ای درباره اتصال آلوسینا به یک کامپوزیت عنوان می‌شود. اتصال سرامیکهای غر اکسیدی مبحث بعدی می‌باشد که شامل سرفصل‌های زیررا شامل می‌شود: 1- واکنشهای اتصالی 2- روشهای اتصال 3- اتصال حال جامد 4- اتصال یوتکتیک 5- خواص اتصال 6- مواد مخصوص اتصال درفصل آخر نیز کاربردهای سرامیکهای پیشرفته و اتصالات آنها مورد بررسی قرار می‌گیرد.
مقدمه
تعریفی که برای اتصال مواد یا همان جوینینگ می‌توانیم داشته باشیم عبارتست از :
نزدیک کرد دو ماده به یکدیگر به طوری که سطوح این دوماده یک فصل مشترک را تشکل دهند و این دوماده را بوسیله روشهای مختلفی مانند: بستهای مکانیکی، انواع چسبها، ایجاد یک باند شیمیائی و یا ایجاد یک باند دیفوزیونی متصل به یکدیگر نگه می‌دارند.
در این رساله در مورد روشهای اتصال سرامیک به سرامیک و سرامیک به فلز بحث خواهد شد. عمل جوینینگ یا اتصال، استفاده از سرامیکهائی را که نمی‌توان بصورت تکی استفاده کرد آسانتر می‌کند. ویا اینکه هزینه آنها بوسیله جوینینگ پائین می‌آید.
در حقیقت وقتی دو قطعه به هم متصل می‌شود ماده حاصل تقویت شده و استحکام بهتری پیدا می‌کند. کاربرد قابل توجه برای اتصال سرامیکها وابسته است به کار اجزاء سرامیکی در دماهای بالا و ایستادگی آنها در برابر تنشها او گرادیانهای بالای حرارتی . از جمله مواردی که می‌تواند گرادیانهای حرارتی و تنش در اتصال ایجاد کند عبارتند از روند سرمایش قطعه که باعث ایجاد گرادیان حرارتی درداخل اتصال می‌شود. حرکتهای پاندولی و چرخش کاربر نیز ایجاد تنش می‌کند. برای طراحی سیستمهائی با اتصالات سرامیکی نیازمند یک سری اطلاعات از مواد موجود در لایه‌ها می‌باشیم که این اطلاعات شامل شاخت خواصی از قبیل: انبساط حرارتی، ویسکوزیته، مدول الاستیک، استحکام، تافنس شکست، خزش و خستگی می‌باشد. قابل دسترس بودن تکنیکهای اتصال و داشتن اطلاعات کافی و مفید از این خواص در طراحی مناسب سیستمها با ساختار سرامیکی در دماهای بالا تأثیر بسزائی خواهد گذاشت. اتصال سرامیک به سرامیک و سرامیک به فلز حداقل بوسیله یکی ازسه روش زیر انجام می‌شود.
اتصال مکانیکی: که به صورت بستهای مکانیکی می‌باشد مثل نگهداری نسوزهای کف کوره بوسیله قالبهای فلزی
اتصال مستقیم، که این اتصال به این صورت است که دوسطح خیلی تخت را روی هم قرار می‌دهند و تارسیدن به مرحله دیفوزیون آنها را تحت فشار قرار می‌دهند. مکانیزم اتصال در این روش ایجاد یک باند دیفوزیونی می‌باشد.
اتصال غیر مستقیم: در این روش محدوده وسیعی از باندهای واسط شبیه چسبهای آلی، شیشه‌ها، شیشه سرامیکها، ترکیبات اکسیدی (شامل سیمانها و ملاتها) یا بعضی از فلزات استفاده می‌شوند. لایه‌های واسط فلزی استفاده می‌شوند. بعنوان عامل تولید باند دیفوزیونی حالت جامد که به این لایه‌های واسط فیلریا پرکننده می‌گویند]1[
1-1- فرایندمتالیزه کردن: که در آن یک لایه فلزی نازک به یک زمینه سرامیک متصل می‌شود که اغلب بعنوان یک لایه واسط است. فرایندهای متالیزه کردن قابلیت‌ترشدن سطوح سرامیک برای فلزات فیلر را بهبود داده و عضو فلزی می‌تواند به بستر سرامیک فلزی متصل شود. موفق‌ترین متصل کننده‌های سرامیک به فلز بوسیله جوشکاری یک عضو فلزی به سرامیک متالیزه همراه با فلز فیلربرنجی با پایه نقره تولید شده‌اند. فرایندهای متالیزه کردن هنوز از تکنیکهای باکاربرد وسیع برای اتصالهای فلز به سرامیک می‌باشد. البته بهبودهای حائز اهمیت در تکنیکهای متالیزه کردن انجام شده و چندین فرآیند جدید ایجاد و ارزیابی شده است. همچنین تحقیق جامع درمورد واکنشهائی که در هنگام متالیزه کردن سطح سرامیک روی می‌دهند دراثر بخش بودن متالیزه سهیم است.
رویه های متالیزه کردن نیز جهت بهبود قابلیت تر شدن سطح سرامیک بوسیله فلزات و پرکننده‌های متعارف بادمای پائین ایجاد شده‌اند. بعدا محققان دریافتند که برخی فلزات فعال و آلیاژها یا ترکیباتشان می‌توانند سطوح سرامیک غیر متالیزه را تحت شرایط سرامیک تر نمایند. هرچند تفاوت‌های فرایند فلز فعال جهت تولید اتصالهای سرامیک به فلز بکار رفته، اما هنوز جهت تولید این اتصالات بصورت تجاری بکار می‌رود. در مروری در خصوص پیشرفتهای انجام شده در این زمینه باید تأکید شود که متالیزه‌کردن، آمادگی سطح برای سرامیکهاست نه یک فرایند اتصال ] 1 [
فرایند متالیزه کردن معمولا برای سرامیکهای اکسیدی استفاده می‌شود که به صورت مخلوطی از یک فاز شیشه ویک فلز نسوز می‌باشد. علت استفاده از فاز شیشه ایجاد یک باند بین فلز نسوز و سرامیک اکسیدی می‌باشد. فرایند متالیزه کردن در دولایه انجام می‌شود. لایه اول متالیزه شامل مخلوطی از فلز نسوز و شیشه می‌باشد که روی سطح سرامیک روکش می‌شود. درحقیقت سطح سرامیک را بوسیله این مواد که معمولا شامل تنگستن (w) مولیبدنیوم (Mo)، اکسید منگنز (Mno) و مقدرای شیشه فریتی می‌باشد نقاشی می‌کنند. درضمن برای نقاشی کردن، این مواد را همراه بایک حامل و یک حلال مورد استفاده قرار می‌دهند. برای رسیدن به یک حدمطلوب از متالیزه کردن پارامترهای متعددی دخیل هستند، از آن جمله می‌توان به مواردی نظیر: درجه حرارت، زمان، وضعیت اتمسفر و ضخامت لایه نقاشی شده اشاره کرد: متدهای رایج برای متالیزه کردن عبارتند از: اسپری کردن، چاپ شابلنی، تزریق یا نقاشی بوسیله نازل و انتقال با استفاده از چرخ یانواز نقاله. دستیابی به یک ضخامت مشخص به خواص رئولوژی ماده نقاشی شونده و نوع روش متالیزه کردن بستگی دارد. یکی از خواص مهم ماده نقاشی شونده که‌در کنترل ضخامت مورد بررسی می‌گیرد ویسکوزیته می‌باشد. نتایج حاصل از متالیزه کردن بوسیله روشهای مختلف درجدول 1-1 آمده است.
درلایه دوم متالیزه ازیک فلز مانند نیکل، مس، طلا، قلع یا سرب استفاده می‌شود این لایه بوسیله الکترولیت ته‌نشین می‌شود. ضخامت این لایه معمولا 4-2 می‌باشد. البته دربرخی موارد لایه مذکور بوسیله احیای اکسیدهای فلزی مطلوب تولید می‌شود. این لایه‌های ثانویه چندین کار انجام می‌دهند و این روش به کار رفته جهت اتصال سرامیک به فلز بستگی دارد. چنانچه قرار باشد این اتصالات با فلزات فیلتر پایه یا انجام شود روک‌ها دارای کاربردهای زیرمی‌باشند:
وقتی فلزات به کاررفته برای متالیزه کردن بوسیله فلزات فیلر با دامای پائین، تر نمی‌شوند پوشش سطحی را همراه با فلزی فراهم می‌کند که به آسانی بوسیله چنین فلزات پرکننده تر شوند
تاحدی فلزات پوشش دهنده بعنوان مانعی برای نفوذ لایه متالیزه بوسیله فلز پرکنده عمل می‌کندبرخی فلزات پرکننده با فلزاتی واکنش می‌دهند که برای متالیزه کردن بکارمی روند
دانلود :
کاربر مهمان نمی‌تواند مطالب قیمت‌گذاری شده را خریداری کند. برای خرید مطالب قیمت‌گذاری شده، وارد شوید یا ثبت نام کنید .
در این مجموعه روند اتصال بین دوماده سرامیکی و اتصال بین یک ماده سرامیکی با فلز بررسی می‌شود. در ابتدا اتصال بین سرامیک با فلز بررسی می‌شود که این اتصال نیازمند متالیزه کردن یا فلزی کردن سطح سرامیک می‌باشد چرا که با این کار جذب و چسبندگی فلز به سرامیک بهتر انجام می‌شود. ابتدا فرایند متالیزه کردن توضیح داده می‌شود و بعد انواع تکنیکهای آن که عبارتند از 1- تکنیک پودر فلز زینتر شده 2- تکنیک نمک فلز نسوز 3- تکنیک پودر شیشه / فلز 4- روش رسوب دادن بخار
بعد از متالیزه کردن اتصال سرامیک به فلز با استفاده از فاز جامد و فاز مایع توضیح داده می‌شود. اتصال در دوفاز جامد دو قسمت دارد 1- اتصال پرس گرم 2- اتصال بوسیله باند دیفوزیونی و اتصال با استفاده از فاز مایع نیزدو قسمت دارد 1- لحیم‌کاری 2- جوشکاری (Brazing) درفصل بعد اتصال سرامیکهای اکسیدی با استفاده از شیشه مورد بحث قرار می‌گیرد. و در این مورد مقاله‌ای درباره اتصال آلوسینا به یک کامپوزیت عنوان می‌شود. اتصال سرامیکهای غر اکسیدی مبحث بعدی می‌باشد که شامل سرفصل‌های زیررا شامل می‌شود: 1- واکنشهای اتصالی 2- روشهای اتصال 3- اتصال حال جامد 4- اتصال یوتکتیک 5- خواص اتصال 6- مواد مخصوص اتصال درفصل آخر نیز کاربردهای سرامیکهای پیشرفته و اتصالات آنها مورد بررسی قرار می‌گیرد.
مقدمه
تعریفی که برای اتصال مواد یا همان جوینینگ می‌توانیم داشته باشیم عبارتست از :
نزدیک کرد دو ماده به یکدیگر به طوری که سطوح این دوماده یک فصل مشترک را تشکل دهند و این دوماده را بوسیله روشهای مختلفی مانند: بستهای مکانیکی، انواع چسبها، ایجاد یک باند شیمیائی و یا ایجاد یک باند دیفوزیونی متصل به یکدیگر نگه می‌دارند.
در این رساله در مورد روشهای اتصال سرامیک به سرامیک و سرامیک به فلز بحث خواهد شد. عمل جوینینگ یا اتصال، استفاده از سرامیکهائی را که نمی‌توان بصورت تکی استفاده کرد آسانتر می‌کند. ویا اینکه هزینه آنها بوسیله جوینینگ پائین می‌آید.
در حقیقت وقتی دو قطعه به هم متصل می‌شود ماده حاصل تقویت شده و استحکام بهتری پیدا می‌کند. کاربرد قابل توجه برای اتصال سرامیکها وابسته است به کار اجزاء سرامیکی در دماهای بالا و ایستادگی آنها در برابر تنشها او گرادیانهای بالای حرارتی . از جمله مواردی که می‌تواند گرادیانهای حرارتی و تنش در اتصال ایجاد کند عبارتند از روند سرمایش قطعه که باعث ایجاد گرادیان حرارتی درداخل اتصال می‌شود. حرکتهای پاندولی و چرخش کاربر نیز ایجاد تنش می‌کند. برای طراحی سیستمهائی با اتصالات سرامیکی نیازمند یک سری اطلاعات از مواد موجود در لایه‌ها می‌باشیم که این اطلاعات شامل شاخت خواصی از قبیل: انبساط حرارتی، ویسکوزیته، مدول الاستیک، استحکام، تافنس شکست، خزش و خستگی می‌باشد. قابل دسترس بودن تکنیکهای اتصال و داشتن اطلاعات کافی و مفید از این خواص در طراحی مناسب سیستمها با ساختار سرامیکی در دماهای بالا تأثیر بسزائی خواهد گذاشت. اتصال سرامیک به سرامیک و سرامیک به فلز حداقل بوسیله یکی ازسه روش زیر انجام می‌شود.
اتصال مکانیکی: که به صورت بستهای مکانیکی می‌باشد مثل نگهداری نسوزهای کف کوره بوسیله قالبهای فلزی
اتصال مستقیم، که این اتصال به این صورت است که دوسطح خیلی تخت را روی هم قرار می‌دهند و تارسیدن به مرحله دیفوزیون آنها را تحت فشار قرار می‌دهند. مکانیزم اتصال در این روش ایجاد یک باند دیفوزیونی می‌باشد.
اتصال غیر مستقیم: در این روش محدوده وسیعی از باندهای واسط شبیه چسبهای آلی، شیشه‌ها، شیشه سرامیکها، ترکیبات اکسیدی (شامل سیمانها و ملاتها) یا بعضی از فلزات استفاده می‌شوند. لایه‌های واسط فلزی استفاده می‌شوند. بعنوان عامل تولید باند دیفوزیونی حالت جامد که به این لایه‌های واسط فیلریا پرکننده می‌گویند]1[
1-1- فرایندمتالیزه کردن: که در آن یک لایه فلزی نازک به یک زمینه سرامیک متصل می‌شود که اغلب بعنوان یک لایه واسط است. فرایندهای متالیزه کردن قابلیت‌ترشدن سطوح سرامیک برای فلزات فیلر را بهبود داده و عضو فلزی می‌تواند به بستر سرامیک فلزی متصل شود. موفق‌ترین متصل کننده‌های سرامیک به فلز بوسیله جوشکاری یک عضو فلزی به سرامیک متالیزه همراه با فلز فیلربرنجی با پایه نقره تولید شده‌اند. فرایندهای متالیزه کردن هنوز از تکنیکهای باکاربرد وسیع برای اتصالهای فلز به سرامیک می‌باشد. البته بهبودهای حائز اهمیت در تکنیکهای متالیزه کردن انجام شده و چندین فرآیند جدید ایجاد و ارزیابی شده است. همچنین تحقیق جامع درمورد واکنشهائی که در هنگام متالیزه کردن سطح سرامیک روی می‌دهند دراثر بخش بودن متالیزه سهیم است.
رویه های متالیزه کردن نیز جهت بهبود قابلیت تر شدن سطح سرامیک بوسیله فلزات و پرکننده‌های متعارف بادمای پائین ایجاد شده‌اند. بعدا محققان دریافتند که برخی فلزات فعال و آلیاژها یا ترکیباتشان می‌توانند سطوح سرامیک غیر متالیزه را تحت شرایط سرامیک تر نمایند. هرچند تفاوت‌های فرایند فلز فعال جهت تولید اتصالهای سرامیک به فلز بکار رفته، اما هنوز جهت تولید این اتصالات بصورت تجاری بکار می‌رود. در مروری در خصوص پیشرفتهای انجام شده در این زمینه باید تأکید شود که متالیزه‌کردن، آمادگی سطح برای سرامیکهاست نه یک فرایند اتصال ] 1 [
فرایند متالیزه کردن معمولا برای سرامیکهای اکسیدی استفاده می‌شود که به صورت مخلوطی از یک فاز شیشه ویک فلز نسوز می‌باشد. علت استفاده از فاز شیشه ایجاد یک باند بین فلز نسوز و سرامیک اکسیدی می‌باشد. فرایند متالیزه کردن در دولایه انجام می‌شود. لایه اول متالیزه شامل مخلوطی از فلز نسوز و شیشه می‌باشد که روی سطح سرامیک روکش می‌شود. درحقیقت سطح سرامیک را بوسیله این مواد که معمولا شامل تنگستن (w) مولیبدنیوم (Mo)، اکسید منگنز (Mno) و مقدرای شیشه فریتی می‌باشد نقاشی می‌کنند. درضمن برای نقاشی کردن، این مواد را همراه بایک حامل و یک حلال مورد استفاده قرار می‌دهند. برای رسیدن به یک حدمطلوب از متالیزه کردن پارامترهای متعددی دخیل هستند، از آن جمله می‌توان به مواردی نظیر: درجه حرارت، زمان، وضعیت اتمسفر و ضخامت لایه نقاشی شده اشاره کرد: متدهای رایج برای متالیزه کردن عبارتند از: اسپری کردن، چاپ شابلنی، تزریق یا نقاشی بوسیله نازل و انتقال با استفاده از چرخ یانواز نقاله. دستیابی به یک ضخامت مشخص به خواص رئولوژی ماده نقاشی شونده و نوع روش متالیزه کردن بستگی دارد. یکی از خواص مهم ماده نقاشی شونده که‌در کنترل ضخامت مورد بررسی می‌گیرد ویسکوزیته می‌باشد. نتایج حاصل از متالیزه کردن بوسیله روشهای مختلف درجدول 1-1 آمده است.
درلایه دوم متالیزه ازیک فلز مانند نیکل، مس، طلا، قلع یا سرب استفاده می‌شود این لایه بوسیله الکترولیت ته‌نشین می‌شود. ضخامت این لایه معمولا 4-2 می‌باشد. البته دربرخی موارد لایه مذکور بوسیله احیای اکسیدهای فلزی مطلوب تولید می‌شود. این لایه‌های ثانویه چندین کار انجام می‌دهند و این روش به کار رفته جهت اتصال سرامیک به فلز بستگی دارد. چنانچه قرار باشد این اتصالات با فلزات فیلتر پایه یا انجام شود روک‌ها دارای کاربردهای زیرمی‌باشند:
وقتی فلزات به کاررفته برای متالیزه کردن بوسیله فلزات فیلر با دامای پائین، تر نمی‌شوند پوشش سطحی را همراه با فلزی فراهم می‌کند که به آسانی بوسیله چنین فلزات پرکننده تر شوند
تاحدی فلزات پوشش دهنده بعنوان مانعی برای نفوذ لایه متالیزه بوسیله فلز پرکنده عمل می‌کندبرخی فلزات پرکننده با فلزاتی واکنش می‌دهند که برای متالیزه کردن بکارمی روند
دانلود :
