�ݺ�ߣ

TMU – Ceramic to Metal Joining – H.T. Armaki
‫فلز‬ ‫به‬ ‫سرامیک‬ ‫اتصال‬ ‫های‬ ‫فرآیند‬ ‫بررسی‬
‫مهربان‬ ‫بخشنده‬ ‫خداوند‬ ‫بنام‬
‫به‬ ‫سرامیک‬ ‫اتصال‬ ‫های‬ ‫فرآیند‬ ‫بررسی‬
‫فلز‬
:‫ارمکی‬ ‫پور‬ ‫تقی‬ ‫حمید‬ ‫دانشجو‬
:‫نساج‬ ‫طاهری‬ ‫دکتر‬ ‫راهنما‬ ‫استاد‬
1
‫ارشد‬ ‫کارشناسی‬ ‫سمینار‬

‫سرامیک‬ ‫اتصال‬ ‫چرا‬
‫فلز؟‬ ‫به‬
‫به‬ ‫ها‬ ‫سرامیک‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
‫به‬ ‫منحصر‬ ‫خواص‬ ‫خاطر‬
‫فردشان‬
‫پیچیده‬ ‫قطعات‬ ‫ساخت‬
‫سرامیکی‬
‫قطعات‬ ‫تولید‬ ‫و‬ ‫اتصال‬
‫یکپارچه‬
‫به‬ ‫ها‬ ‫سرامیک‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
‫به‬ ‫منحصر‬ ‫خواص‬ ‫خاطر‬
‫فردشان‬
‫شکست‬ ‫و‬ ‫تردی‬ ‫مشکل‬
‫فلز‬ ‫به‬ ‫سرامیک‬ ‫اتصال‬
2

‫سرامیک‬ ‫اتصال‬ ‫اهمیت‬
‫فلز‬ ‫به‬
‫توسط‬ ‫سرامیک‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
‫قطعات‬ ‫طراحی‬ ‫در‬ ‫طراحان‬
، ‫نداشته‬ ‫را‬ ‫لزم‬ ‫کارکرد‬ ‫قطعه‬
‫تشخیص‬ ‫نامناسب‬ ‫را‬ ‫سرامیک‬ ‫طراح‬
‫طراحی‬ ‫در‬ ‫دهد‬ ‫می‬
‫قطعه‬ ‫برای‬ ‫دوباره‬ ‫طراحی‬ ‫هزینه‬
‫است‬ ‫نیاز‬ ‫مورد‬ ‫جدید‬
، ‫اتصال‬ ‫روش‬ ‫نامناسب‬ ‫انتخاب‬
‫واسط‬ ‫ماده‬ ‫یا‬ ‫فیلر‬ ، ‫اتصال‬ ‫طراحی‬
‫اشتباه‬
3

‫اتصال‬ ‫های‬ ‫روش‬
‫فلز‬ ‫به‬ ‫سرامیک‬
‫مکانیکی‬‫شیمیایی‬
‫جامد‬ - ‫مایع‬
‫جامد‬
‫مایع‬
‫نفوذی‬
‫الکترواستاتی‬
‫ک‬
‫سینترینگ‬
‫اصطکاکی‬
‫التراسونیک‬
TLP
PTLP
‫یوتکتیکی‬
‫لحیمکاری‬
‫سینترینگ‬
‫اتصال‬
‫چسبی‬
‫مایکرویو‬
‫لیزر‬
‫شدگی‬ ‫جفت‬
‫گیره‬
‫مهره‬ ‫و‬ ‫پیچ‬
‫پرچ‬
4

‫سرامیک‬ ‫اتصال‬ ‫مشکلت‬
‫خواص‬ ‫تفاوت‬
‫فیزیکی‬‫انبساط‬ ‫ضریب‬
‫حرارتی‬
‫ذوب‬ ‫نقطه‬
‫دیفوزیون‬
‫پسماند‬ ‫تنش‬ ‫ایجاد‬
‫ترک‬ ‫ایجاد‬
‫ذوبی‬ ‫های‬ ‫روش‬ ‫محدودیت‬
‫معمول‬
‫دشوار‬ ‫نفوذی‬ ‫مستقیم‬ ‫اتصال‬
5

‫راه‬
..................‫حل‬
.‫؟‬‫میانی‬ ‫لیه‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
‫نرم‬
‫پسماند‬ ‫تنش‬ ‫کاهش‬
‫سخت‬ ‫فلزات‬ ‫از‬ ‫استفاده‬‫پسماند‬ ‫تنش‬ ‫کاهش‬
‫پایین‬ ‫دمای‬ ‫در‬ ‫اتصال‬‫پسماند‬ ‫تنش‬ ‫کاهش‬
‫پسماند‬ ‫تنش‬ ‫کاهش‬ ‫مناسب‬ ‫اتصال‬ ‫طراحی‬‫تمرکز‬ ‫وسعت‬ ‫کاهش‬
‫تنش‬
‫شکلی‬ ‫دگر‬ ‫کاهش‬
‫اتصال‬
‫انبساط‬ ‫ضریب‬ ‫کاهش‬
‫میانگین‬
‫و‬ ‫الستیک‬ ‫فرم‬ ‫تغییر‬
‫پلستیک‬
6

‫سرامیک‬ ‫اتصال‬ ‫مشکلت‬
‫تفاوت‬
‫متالورژیکی‬
‫ترشوندگی‬
‫توسط‬ ‫سرامیک‬ ‫ترشوندگی‬ ‫عدم‬
‫مذاب‬ ‫فلز‬
‫دلیل‬
‫فصل‬ ‫انرژی‬ ‫مقدار‬ ‫بودن‬ ‫بال‬
‫مشترک‬
slγ
cossv sl lvγ γ γ θ− =
7

‫راه‬
...............‫حل‬
.....‫؟‬ ‫شرایط‬
‫ترشوندگی‬
‫از‬ ‫کمتر‬ ‫تماس‬ ‫زاویه‬ ‫مقدار‬
90‫درجه‬
‫و‬ ‫شیمیایی‬ ‫کار‬ ‫افرایش‬
‫فیزیکی‬
a lvw γ>
‫و‬ ‫شیمیایی‬ ‫واکنش‬ ‫انجام‬
‫ناحیه‬ ‫در‬ ‫پیوند‬ ‫ماهیت‬ ‫تغییر‬
‫اتصال‬
‫بسته‬ ‫نیترید‬ ‫یا‬ ‫اکسید‬ ‫تشکیل‬
‫اتصال‬ ‫مورد‬ ‫مواد‬ ‫ترکیب‬ ‫به‬
‫مذاب‬ ‫فلز‬ ‫ترشوندگی‬ ‫افزایش‬
‫جامد‬ ‫سطح‬ ‫روی‬ ‫بر‬
8

‫حل‬ ‫راستای‬ ‫در‬ ‫ها‬ ‫روش‬ ‫مکانیزم‬
‫مشکلت‬Example
Brazing
Active Metal
Metallization
Wetting
Friction
Thermal
Deformation
Diffusion
9

‫ها‬ ‫روش‬ ‫مقایسه‬
10

‫تحقیقات‬
‫اخیر‬
RBSiC Diffusion Inconel 600
900-1080
‫مختلف‬ ‫مقادیر‬ ‫ترکیبات‬
‫سیلیسیم‬
900-950
‫لیه‬ ‫یک‬ ‫تشکیل‬CrSi2
1080
Material Method
Ni/SiAlON Diffusion
Ni/Al2O3 Diffusion
Al/ Al2O3 Diffusion
TWI
56 mpa
126 mpa
11

‫اخیر‬
Mild Steel Friction Alumina
Material Method Strength
mpa
Application
Al/Al2O3 Friction 30 Electronic
Al/ZrO2 ------ 200 ------
Al/SiC ------ 70 ------
M.N. Ahmad Fauzi
2007
12
Electronic, Aerospace
Bend Strength 240 Mpa

‫اخیر‬
SSiC Laser SSiC
Wolfgang Lippmann
2012
‫پیوسته‬ ‫موج‬ ‫با‬ ‫اول‬ ‫لیزر‬ ‫پرتو‬1.2W (Co2-
Laser(
‫دوم‬ ‫لیزر‬Nd:YAG‫جوشکاری‬ ‫شروع‬
13
‫بال‬ ‫دما‬ ‫کاربردهای‬

‫اخیر‬
‫مواد‬ ‫میانی‬ ‫لیه‬ ‫کاربرد‬ ‫محیطی‬ ‫شرایط‬ ‫استحکام‬
Mpa
MgO/Steel Cu/Metal foam ‫هوافضا‬ ،‫شاتل‬ ‫خل‬ 33
SiC/Super alloy Ni/Kovar/Cu ‫و‬ ‫گاز‬ ‫توربین‬
‫هواپیما‬
1050C, 54 Mpa, 2h 100
SiC/316 steel Ti/Mo ‫موتور‬ ‫جدید‬ ‫نسل‬
‫تانک‬
810C 50
TZP/316 steel Cu ‫اتومبیل‬ ‫قطعات‬ /‫آرگون‬ ‫خل‬ 52
Si3N4/Ni/Incoloy9
09,Inco718
Au-5Pd-2Ni
Ag-Cu-Ti
Ni-B
‫و‬ ‫هوافضا‬
‫نظامی‬ ‫فهای‬‌ ‫هد‬
827-1197C 100
Brazing
14
TLP PTLP

‫موضوع‬
‫پوروپوزال‬
Al2O3 Al 6061Ni/Cu
‫آلومینیم‬ ‫به‬ ‫آلومینا‬ ‫اتصال‬6061‫فرآیند‬ ‫با‬
PTLP
‫پودر‬ ‫میانی‬ ‫لیه‬
Cu-Ni
‫نیاز‬ ‫مورد‬ ‫دمای‬800-
1200
‫با‬ ‫اتصال‬ ‫ناحیه‬ ‫استحکام‬ ‫بررسی‬4
Point Test
‫با‬ ‫ساختار‬ ‫ریز‬ ‫بررسی‬SEM – TEM
‫صنایع‬ ‫کاربرد‬
‫هوافضا‬
Partial Transient Liquid Phase
:‫اتصال‬ ‫ناحیه‬ ‫در‬ ‫جدید‬ ‫ترکیب‬ ‫آوردن‬ ‫بدست‬ ‫نوآوری‬
‫اخیر‬ ‫تحقیقات‬ ‫حرارتی‬ ‫عملیات‬ ‫روش‬ ‫در‬ ‫تغییر‬

‫موضوع‬
‫پوروپوزال‬‫مزیت‬
‫شکلی‬ ‫دگر‬
‫کم‬ ‫بسیار‬
‫نقطه‬ ‫با‬ ‫های‬ ‫فیلر‬ ‫به‬ ‫نیاز‬ ‫عدم‬
‫پایین‬ ‫ذوب‬
‫لحیم‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫مزیت‬
‫کاری‬
‫به‬ ‫نسبت‬ ‫مزیت‬
‫اصطکاکی‬
‫دمای‬ ‫در‬ ‫کارکرد‬
‫بال‬
‫های‬ ‫روش‬ ‫نسبت‬ ‫مزیت‬
‫کاری‬ ‫لحیم‬ ‫و‬ ‫چسبی‬
‫دلیل‬ ‫به‬ ‫پایینر‬ ‫فشار‬ ‫و‬ ‫دما‬ ‫به‬ ‫نیاز‬
‫مایع‬ ‫فاز‬ ‫وجود‬
‫روش‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫مزیت‬
‫نفوذی‬
‫محدودی‬
‫ت‬
‫شکل‬ ‫محدودیت‬
‫قطعات‬
‫روش‬ ‫مزیت‬ ‫معایب‬
‫اصطکاکی‬ ‫کمتر‬ ‫هزینه‬ ‫پایین‬ ‫استحکام‬
‫زیاد‬ ‫شکلی‬ ‫دگر‬
‫شکل‬ ‫در‬ ‫محدودیت‬
PTLP ‫بال‬ ‫بسیا‬ ‫استحکام‬
‫کم‬ ‫شکلی‬ ‫دگر‬
‫بال‬ ‫دما‬ ‫کاربرد‬
‫شکل‬ ‫در‬ ‫محدودیت‬
‫قطعات‬
16

Thanks for your
attention
1391/4/18
H.T.Armaki@gmail.com
17

�ݺ�ߣ

Ceramic to Metal Joining

More Related Content

Ceramic to Metal Joining