გრაფიტისა და ალმასის პოლიკრისტალური შედუღება

(1) შედუღების მახასიათებლები გრაფიტისა და ალმასის პოლიკრისტალური შედუღებისას წარმოქმნილი პრობლემები ძალიან ჰგავს კერამიკულ შედუღებისას წარმოქმნილ პრობლემებს. ლითონთან შედარებით, შედუღებით გრაფიტისა და ალმასის პოლიკრისტალური მასალების დასველება რთულია, ხოლო მისი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი ძალიან განსხვავდება ზოგადი სტრუქტურული მასალებისგან. ორივე პირდაპირ ჰაერში თბება და დაჟანგვა ან კარბონიზაცია ხდება 400 ℃-ზე მეტი ტემპერატურის დროს. ამიტომ, უნდა იქნას გამოყენებული ვაკუუმური შედუღება და ვაკუუმის ხარისხი არ უნდა იყოს 10-1pa-ზე ნაკლები. რადგან ორივეს სიმტკიცე მაღალი არ არის, თუ შედუღების დროს თერმული დატვირთვაა, შეიძლება წარმოიშვას ბზარები. შეეცადეთ აირჩიოთ შედუღების შემავსებელი ლითონი დაბალი თერმული გაფართოების კოეფიციენტით და მკაცრად აკონტროლოთ გაგრილების სიჩქარე. რადგან ასეთი მასალების ზედაპირის დასველება ჩვეულებრივი შედუღების შემავსებელი ლითონებით ადვილი არ არის, შედუღებამდე ზედაპირის მოდიფიკაციით (ვაკუუმური საფარი, იონური გაფრქვევა, პლაზმური შესხურება და სხვა მეთოდები) გრაფიტისა და ალმასის პოლიკრისტალური მასალების ზედაპირზე შეიძლება დაილექოს 2.5 ~ 12.5 μm სისქის W, Mo და სხვა ელემენტების ფენა და მათთან ერთად წარმოიქმნას შესაბამისი კარბიდები, ან შეიძლება გამოყენებულ იქნას მაღალი აქტივობის შედუღების შემავსებელი ლითონები.

გრაფიტსა და ბრილიანტს მრავალი კლასი აქვს, რომლებიც განსხვავდებიან ნაწილაკების ზომით, სიმკვრივით, სისუფთავით და სხვა ასპექტებით და აქვთ განსხვავებული შედუღების მახასიათებლები. გარდა ამისა, თუ პოლიკრისტალური ბრილიანტის მასალების ტემპერატურა 1000 ℃-ს აღემატება, პოლიკრისტალური ცვეთის კოეფიციენტი იწყებს შემცირებას და ცვეთის კოეფიციენტი მცირდება 50%-ზე მეტით, როდესაც ტემპერატურა 1200 ℃-ს აღემატება. ამიტომ, ბრილიანტის ვაკუუმური შედუღებისას, შედუღების ტემპერატურა უნდა იყოს 1200 ℃-ზე დაბლა და ვაკუუმის ხარისხი არ უნდა იყოს 5 × 10-2Pa-ზე ნაკლები.

(2) შედუღების შემავსებელი ლითონის არჩევანი ძირითადად დამოკიდებულია გამოყენებასა და ზედაპირის დამუშავებაზე. როდესაც გამოიყენება როგორც სითბოს მდგრადი მასალა, უნდა შეირჩეს მაღალი შედუღების ტემპერატურისა და კარგი სითბოს წინააღმდეგობის მქონე შედუღების შემავსებელი ლითონი; ქიმიური კოროზიისადმი მდგრადი მასალებისთვის შეირჩევა დაბალი შედუღების ტემპერატურისა და კარგი კოროზიისადმი მდგრადობის მქონე შედუღების შემავსებელი ლითონები. ზედაპირის მეტალიზაციის შემდგომი გრაფიტის დამუშავებისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას სუფთა სპილენძის შედუღება მაღალი პლასტიურობითა და კარგი კოროზიისადმი მდგრადობით. ვერცხლისა და სპილენძის ფუძიან აქტიურ შედუღებას აქვს კარგი დასველებადობა და სითხეობა გრაფიტისა და ბრილიანტის მიმართ, მაგრამ შედუღებული შეერთების სამუშაო ტემპერატურა ძნელია გადააჭარბოს 400 ℃-ს. 400 ℃-დან 800 ℃-მდე გამოყენებული გრაფიტის კომპონენტებისა და ბრილიანტის ხელსაწყოებისთვის, როგორც წესი, გამოიყენება ოქროს, პალადიუმის, მანგანუმის ან ტიტანის ფუძიანი შემავსებელი ლითონები. 800 ℃-დან 1000 ℃-მდე გამოყენებული შეერთებებისთვის უნდა იქნას გამოყენებული ნიკელის ან ბურღის ფუძიანი შემავსებელი ლითონები. როდესაც გრაფიტის კომპონენტები გამოიყენება 1000 ℃-ზე მაღალ ტემპერატურაზე, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სუფთა ლითონის შემავსებელი ლითონები (Ni, PD, Ti) ან შენადნობი შემავსებელი ლითონები, რომლებიც შეიცავს მოლიბდენს, Mo, Ta-ს და სხვა ელემენტებს, რომლებსაც შეუძლიათ ნახშირბადთან ერთად კარბიდების წარმოქმნა.

ზედაპირული დამუშავების გარეშე გრაფიტის ან ალმასის შემთხვევაში, ცხრილ 16-ში მოცემული აქტიური შემავსებელი ლითონების გამოყენება შესაძლებელია პირდაპირი შედუღებისთვის. ამ შემავსებელი ლითონების უმეტესობა ტიტანზე დაფუძნებული ბინარული ან სამმაგი შენადნობებია. სუფთა ტიტანი ძლიერად რეაგირებს გრაფიტთან, რომელსაც შეუძლია ძალიან სქელი კარბიდის ფენის წარმოქმნა და მისი წრფივი გაფართოების კოეფიციენტი საკმაოდ განსხვავდება გრაფიტისგან, რომელიც ადვილად იწვევს ბზარებს, ამიტომ მისი გამოყენება არ შეიძლება შედუღებად. Cr-ის და Ni-ის Ti-ზე დამატებამ შეიძლება შეამციროს დნობის წერტილი და გააუმჯობესოს დასველების უნარი კერამიკაში. Ti არის სამმაგი შენადნობი, რომელიც ძირითადად შედგება Ti Zr-ისგან, TA, Nb და სხვა ელემენტების დამატებით. მას აქვს წრფივი გაფართოების დაბალი კოეფიციენტი, რაც ამცირებს შედუღების სტრესს. სამმაგი შენადნობი, რომელიც ძირითადად Ti-Cu-სგან შედგება, შესაფერისია გრაფიტისა და ფოლადის შედუღებისთვის და შეერთებას აქვს მაღალი კოროზიისადმი მდგრადობა.

ცხრილი 16: შედუღების შემავსებელი ლითონები გრაფიტისა და ალმასის პირდაპირი შედუღებისთვის

(3) შედუღების პროცესი გრაფიტის შედუღების მეთოდები შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: ერთი არის შედუღება ზედაპირის მეტალიზაციის შემდეგ, ხოლო მეორე - შედუღება ზედაპირის დამუშავების გარეშე. გამოყენებული მეთოდის მიუხედავად, შედუღებული მასალა წინასწარ უნდა დამუშავდეს აწყობამდე და გრაფიტის მასალების ზედაპირის დამაბინძურებლები უნდა გაიწმინდოს სპირტით ან აცეტონით. ზედაპირის მეტალიზაციის შედუღების შემთხვევაში, გრაფიტის ზედაპირზე უნდა დაიფაროს Ni, Cu ან Ti, Zr ან მოლიბდენის დისილიციდის ფენა პლაზმური შესხურებით, შემდეგ კი შედუღებისთვის უნდა იქნას გამოყენებული სპილენძის ან ვერცხლის შემავსებელი ლითონი. აქტიური შედუღებით პირდაპირი შედუღება ამჟამად ყველაზე ფართოდ გამოყენებული მეთოდია. შედუღების ტემპერატურა შეიძლება შეირჩეს ცხრილში 16 მოცემული შედუღების მიხედვით. შედუღება შეიძლება დამაგრდეს შედუღებული შეერთების შუაში ან ერთ ბოლოსთან ახლოს. თერმული გაფართოების მაღალი კოეფიციენტის მქონე ლითონთან შედუღებისას, გარკვეული სისქის Mo ან Ti შეიძლება გამოყენებულ იქნას შუალედურ ბუფერულ ფენად. გარდამავალ ფენას შეუძლია გამოიწვიოს პლასტიკური დეფორმაცია შედუღების დროს გაცხელებისას, შთანთქას თერმული სტრესი და თავიდან აიცილოს გრაფიტის ბზარები. მაგალითად, Mo გამოიყენება გარდამავალ შეერთებად გრაფიტისა და ჰასტელოინის კომპონენტების ვაკუუმური შედუღებისთვის. გამოიყენება B-pd60ni35cr5 შედუღება, რომელსაც აქვს კარგი მდნარი მარილის კოროზიისა და რადიაციის მიმართ. შედუღების ტემპერატურაა 1260 ℃ და ტემპერატურა შენარჩუნებულია 10 წუთის განმავლობაში.

ნატურალური ალმასის პირდაპირ შედუღება შესაძლებელია b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 და სხვა აქტიური შედუღების საშუალებებით. შედუღება უნდა განხორციელდეს ვაკუუმის ან დაბალი არგონის დაცვის ქვეშ. შედუღების ტემპერატურა არ უნდა აღემატებოდეს 850 ℃-ს და უნდა შეირჩეს უფრო სწრაფი გაცხელების სიჩქარე. შედუღების ტემპერატურაზე შენარჩუნების დრო არ უნდა იყოს ძალიან გრძელი (ზოგადად დაახლოებით 10 წმ), რათა თავიდან იქნას აცილებული უწყვეტი ტიკური ფენის წარმოქმნა ინტერფეისზე. ალმასის და შენადნობი ფოლადის შედუღებისას, გარდამავალი პერიოდისთვის უნდა დაემატოს პლასტმასის შუალედური ფენა ან დაბალი გაფართოების შენადნობის ფენა, რათა თავიდან იქნას აცილებული ალმასის მარცვლების დაზიანება, რომელიც გამოწვეულია ჭარბი თერმული სტრესით. ულტრაზუსტი დამუშავებისთვის განკუთვნილი სატრიალებელი ან საბურღი ხელსაწყო დამზადებულია შედუღების პროცესით, რომლის დროსაც ფოლადის კორპუსზე 20 ~ 100 მგ მცირე ნაწილაკების ალმასი იწვება და შედუღების შეერთების სიმტკიცე 200 ~ 250 მპა-ს აღწევს.

პოლიკრისტალური ალმასის დამუშავება შესაძლებელია ალივით, მაღალი სიხშირით ან ვაკუუმით. ლითონის ან ქვის ბრილიანტის წრიული ხერხის დასაჭრელად გამოყენებული უნდა იყოს მაღალი სიხშირის ან ალივით დამუშავება. უნდა შეირჩეს Ag Cu Ti აქტიური დამუშავების შემავსებელი ლითონი დაბალი დნობის წერტილით. დამუშავების ტემპერატურა უნდა იყოს 850 ℃-ზე დაბალი, გაცხელების დრო არ უნდა იყოს ძალიან გრძელი და გამოყენებული უნდა იყოს ნელი გაგრილების სიჩქარე. ნავთობისა და გეოლოგიურ ბურღვაში გამოყენებული პოლიკრისტალური ალმასის ფრთები ცუდ სამუშაო პირობებს ატარებენ და უძლებენ უზარმაზარ დარტყმით დატვირთვას. შეიძლება შეირჩეს ნიკელის ბაზაზე დამზადებული დამუშავების შემავსებელი ლითონი და ვაკუუმური დამუშავებისთვის შუალედურ ფენად შეიძლება გამოყენებულ იქნას სუფთა სპილენძის ფოლგა. მაგალითად, 350 ~ 400 კაფსულა Ф 4.5 ~ 4.5 მმ სვეტოვანი პოლიკრისტალური ბრილიანტი დამუშავებულია 35CrMo ან 40CrNiMo ფოლადის პერფორაციებში საჭრელი კბილების ფორმირებისთვის. ვაკუუმური შედუღება მიღებულია და ვაკუუმის ხარისხი არ არის არანაკლებ 5 × 10-2Pa, შედუღების ტემპერატურაა 1020 ± 5 ℃, დაჭერის დროა 20 ± 2 წთ, ხოლო შედუღების სახსრის სიმტკიცე 200mpa-ზე მეტია.

შედუღების დროს, შედუღებული მასალის საკუთარი წონა მაქსიმალურად უნდა იქნას გამოყენებული აწყობისა და განლაგებისთვის, რათა ლითონის ნაწილმა ზედა ნაწილში გრაფიტი ან პოლიკრისტალური მასალა დააწექვას. განლაგებისთვის სამაგრი მასალის გამოყენებისას, სამაგრი მასალა უნდა იყოს მასალა, რომლის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი შედუღებული მასალის მსგავსია.