热等静压扩散连接工艺实现钨铜复合偏滤器组件生产-不锈钢3D打印工厂

热等静压扩散连接工艺实现钨铜复合偏滤器组件生产-不锈钢3D打印工厂插图

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“扩散连接”是指在热等静压作用下,相互接触的金属界面相互靠近,局部发生塑性变形,经一定时间后结合层原子间相互扩散形成整体的可靠连接的过程。

热等静压扩散连接示意图

工业制造中,工程师们通常将不同的材料粘接在一起以获得*佳的材料性能组合。例如在聚变堆装置中,等离子体在托卡马克磁约束线圈中反应,中心温度高达上亿度,聚变堆面向等离子体的*壁材料是*受考验和*关键的一种材料,要吸收50万千瓦热功率及核聚变反应所产生的所有中子。对材料的主要要求:具有低溅射速率、高热冲击抗力、高热负荷能力、低氚存留量、低活化放射性和低衰变余热。

作为*耐高温的金属材料,钨的熔点是3400多摄氏度,在上亿摄氏度高温之下会熔化甚至挥发。用钨包裹着铜,铜的导热性很强,铜管里再使用冷却水迅速把热量带走。这样,钨铜复合材料就能长时间经受高温等离子体的冲击。

常规的生产方式往往无法实现或者效果不佳,而热等静压可以通过高温高压的作用,可将两种或两种以上的金属或陶瓷材料之间的固-固,固-粉,粉-粉连接;与其他连接技术相比,两种材料的交界处极为紧密,无缺陷,焊接后的材料呈整体性,衔接处与母材性质相当,衔接处材料性能不低于两种材料较低者。

热等静压扩散连接过程可以大致分为三个阶段:

(1)物理接触阶段,高温下微观不平的表面,在外力作用下,微观凸起产生塑性变形,紧密接触的表面积不断增大,*终达到整个面的可靠接触;

(2)接触界面原子间的相互扩散,形成牢固的结合层;

(3)在接触部分形成的结合层,逐渐向体积方向发展,形成可靠的连接接头。

热等静压扩散焊技术的优势主要体现在以下几个方面:

适合于耐热材料、陶瓷、磁性材料基活性金属的连接

可以进行多点、大面积构件的连接

是一种精密的连接方式,连接后工件变形小,可以实现机械加工后的精密装配连接

连接相同性能材料时,由于界面不产生液相,界面结合强度与母材相当,连接不同性能材料时界面可实现良好的冶金结合,且性能不低于两种材料中的较低者

可以连接接触面具有复杂形状的零件,并实现严格的尺寸控制

可在一道工序中连接多个同类或异类材料

可使采用常规焊接方法无法连接的脆性金属实现固态连接

由于作用在零件上的等静压力高且均匀因此减少及消除了在连接区外侧的微小气孔

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