Գրաֆիտի և ադամանդի պոլիկրիստալային եռակցում

(1) Եռակցման բնութագրերը։ Գրաֆիտի և ադամանդե պոլիկրիստալային եռակցման հետ կապված խնդիրները շատ նման են կերամիկական եռակցման հետ կապված խնդիրներին։ Մետաղի համեմատ, գրաֆիտի և ադամանդե պոլիկրիստալային նյութերը դժվար է թրջել եռակցման միջոցով, և դրա ջերմային ընդարձակման գործակիցը շատ տարբերվում է ընդհանուր կառուցվածքային նյութերի ջերմային ընդարձակման գործակիցից։ Երկուսն էլ տաքացվում են անմիջապես օդում, և օքսիդացում կամ ածխացում տեղի է ունենում, երբ ջերմաստիճանը գերազանցում է 400 ℃-ը։ Հետևաբար, պետք է կիրառել վակուումային եռակցում, և վակուումի աստիճանը չպետք է լինի 10-1pa-ից պակաս։ Քանի որ երկուսի ամրությունը բարձր չէ, եթե եռակցման ընթացքում ջերմային լարվածություն լինի, կարող են ճաքեր առաջանալ։ Փորձեք ընտրել ցածր ջերմային ընդարձակման գործակից ունեցող եռակցման լցանյութ մետաղ և խստորեն վերահսկել սառեցման արագությունը։ Քանի որ նման նյութերի մակերեսը հեշտ չէ թրջել սովորական եռակցման լցանյութ մետաղներով, գրաֆիտի և ադամանդե պոլիբյուրեղային նյութերի մակերեսին մակերեսային մոդիֆիկացիայի միջոցով (վակուումային ծածկույթ, իոնային փոշիացում, պլազմային ցողում և այլ մեթոդներ) կարող է նստեցվել 2.5 ~ 12.5 մկմ հաստությամբ W, Mo և այլ տարրերի շերտ՝ եռակցումից առաջ, և դրանց հետ ձևավորել համապատասխան կարբիդներ, կամ կարող են օգտագործվել բարձր ակտիվության եռակցման լցանյութ մետաղներ։

Գրաֆիտը և ադամանդը ունեն բազմաթիվ տեսակներ, որոնք տարբերվում են մասնիկների չափսերով, խտությամբ, մաքրությամբ և այլ ասպեկտներով, և ունեն տարբեր եռակցման բնութագրեր: Բացի այդ, եթե պոլիկրիստալ ադամանդե նյութերի ջերմաստիճանը գերազանցում է 1000 ℃-ը, պոլիկրիստալ մաշվածության հարաբերակցությունը սկսում է նվազել, և մաշվածության հարաբերակցությունը նվազում է ավելի քան 50%-ով, երբ ջերմաստիճանը գերազանցում է 1200 ℃-ը: Հետևաբար, ադամանդի վակուումային եռակցման ժամանակ եռակցման ջերմաստիճանը պետք է վերահսկվի 1200 ℃-ից ցածր, և վակուումի աստիճանը չպետք է լինի 5 × 10-2Pa-ից պակաս:

(2) Եռակցման լցանյութի ընտրությունը հիմնականում հիմնված է օգտագործման և մակերեսային մշակման վրա: Երբ օգտագործվում է որպես ջերմակայուն նյութ, պետք է ընտրվի բարձր եռակցման ջերմաստիճան և լավ ջերմակայունություն ունեցող եռակցման լցանյութ մետաղ: Քիմիական կոռոզիային դիմացկուն նյութերի համար ընտրվում են ցածր եռակցման ջերմաստիճան և լավ կոռոզիոն դիմադրություն ունեցող եռակցման լցանյութ մետաղներ: Մակերեսային մետաղացման մշակումից հետո գրաֆիտի համար կարող է օգտագործվել բարձր ճկունությամբ և լավ կոռոզիոն դիմադրություն ունեցող մաքուր պղնձե եռակցում: Արծաթի և պղնձի վրա հիմնված ակտիվ եռակցումը լավ թրջվողականություն և հոսունություն ունի գրաֆիտի և ադամանդի նկատմամբ, սակայն եռակցված միացման աշխատանքային ջերմաստիճանը դժվար է գերազանցել 400 ℃-ը: 400 ℃-ից մինչև 800 ℃ ջերմաստիճանում օգտագործվող գրաֆիտային բաղադրիչների և ադամանդե գործիքների համար սովորաբար օգտագործվում են ոսկու, պալադիումի, մանգանի կամ տիտանի վրա հիմնված լցանյութ մետաղներ: 800 ℃-ից մինչև 1000 ℃ ջերմաստիճանում օգտագործվող միացումների համար պետք է օգտագործվեն նիկելի կամ հորատման վրա հիմնված լցանյութ մետաղներ: Երբ գրաֆիտային բաղադրիչներն օգտագործվում են 1000 ℃-ից բարձր ջերմաստիճանում, կարող են օգտագործվել մաքուր մետաղական լցանյութ մետաղներ (Ni, PD, Ti) կամ համաձուլվածքային լցանյութ մետաղներ, որոնք պարունակում են մոլիբդեն, Mo, Ta և այլ տարրեր, որոնք կարող են ածխածնի հետ կարբիդներ առաջացնել։

Գրաֆիտի կամ ադամանդի համար, որոնք մակերեսային մշակում չունեն, աղյուսակ 16-ում նշված ակտիվ լցանյութ մետաղները կարող են օգտագործվել ուղղակի եռակցման համար: Այս լցանյութ մետաղների մեծ մասը տիտանի վրա հիմնված երկուական կամ եռակի համաձուլվածքներ են: Մաքուր տիտանը ուժեղ ռեակցիայի մեջ է մտնում գրաֆիտի հետ, որը կարող է առաջացնել շատ հաստ կարբիդային շերտ, և դրա գծային ընդարձակման գործակիցը բավականին տարբերվում է գրաֆիտից, որը հեշտությամբ ճաքեր է առաջացնում, ուստի այն չի կարող օգտագործվել որպես զոդանյութ: Cr-ի և Ni-ի ավելացումը Ti-ին կարող է նվազեցնել հալման ջերմաստիճանը և բարելավել թրջվելու ունակությունը կերամիկայի հետ: Ti-ն եռակի համաձուլվածք է, որը հիմնականում կազմված է Ti Zr-ից, TA-ի, Nb-ի և այլ տարրերի ավելացմամբ: Այն ունի գծային ընդարձակման ցածր գործակից, որը կարող է նվազեցնել եռակցման լարումը: Հիմնականում Ti-Cu-ից կազմված եռակի համաձուլվածքը հարմար է գրաֆիտի և պողպատի եռակցման համար, և միացումն ունի բարձր կոռոզիոն դիմադրություն:

Աղյուսակ 16՝ գրաֆիտի և ադամանդի ուղղակի եռակցման համար նախատեսված եռակցման լցանյութային մետաղներ

(3) Գրաֆիտի եռակցման մեթոդները կարելի է բաժանել երկու կատեգորիայի՝ մեկը մակերեսային մետաղացումից հետո եռակցումն է, իսկ մյուսը՝ առանց մակերեսային մշակման։ Անկախ օգտագործվող մեթոդից, եռակցման նյութը պետք է նախապես մշակվի հավաքումից առաջ, իսկ գրաֆիտային նյութերի մակերեսային աղտոտիչները պետք է մաքրվեն սպիրտով կամ ացետոնով։ Մակերեսային մետաղացման եռակցման դեպքում գրաֆիտի մակերեսին պետք է պատել Ni, Cu կամ Ti, Zr կամ մոլիբդենի դիսիլիցիդի շերտ՝ պլազմային ցողմամբ, ապա եռակցման համար պետք է օգտագործվի պղնձի կամ արծաթի վրա հիմնված լցոնիչ մետաղ։ Ակտիվ եռակցմամբ ուղղակի եռակցումը ներկայումս ամենատարածված մեթոդն է։ Եռակցման ջերմաստիճանը կարող է ընտրվել աղյուսակ 16-ում նշված եռակցման եղանակի համաձայն։ Եռակցումը կարող է ամրացվել եռակցված միացման կենտրոնում կամ ծայրերից մեկի մոտ։ Ջերմային ընդարձակման մեծ գործակից ունեցող մետաղի հետ եռակցման ժամանակ որոշակի հաստությամբ Mo կամ Ti կարող են օգտագործվել որպես միջանկյալ բուֆերային շերտ։ Անցումային շերտը կարող է առաջացնել պլաստիկ դեֆորմացիա եռակցման տաքացման ժամանակ, կլանել ջերմային լարվածությունը և խուսափել գրաֆիտի ճաքերից։ Օրինակ, Mo-ն օգտագործվում է որպես անցումային միացում գրաֆիտի և հաստելոյնի բաղադրիչների վակուումային եռակցման համար: Օգտագործվում է B-pd60ni35cr5 եռակցում, որը լավ դիմադրողականություն ունի հալված աղի կոռոզիայի և ճառագայթման նկատմամբ: Եռակցման ջերմաստիճանը 1260 ℃ է, և ջերմաստիճանը պահպանվում է 10 րոպե:

Բնական ադամանդը կարող է անմիջականորեն եռակցվել b-ag68.8cu16.7ti4.5, b-ag66cu26ti8 և այլ ակտիվ զոդանյութերով: Եռակցումը պետք է իրականացվի վակուումի կամ ցածր արգոնային պաշտպանության տակ: Եռակցման ջերմաստիճանը չպետք է գերազանցի 850 ℃-ը, և պետք է ընտրվի ավելի արագ տաքացման արագություն: Եռակցման ջերմաստիճանում պահպանման ժամանակը չպետք է չափազանց երկար լինի (սովորաբար մոտ 10 վայրկյան)՝ միջերեսում անընդհատ տիկային շերտի առաջացումից խուսափելու համար: Ադամանդի և համաձուլվածքային պողպատի եռակցման ժամանակ անցման համար պետք է ավելացվի պլաստիկ միջանկյալ շերտ կամ ցածր ընդարձակման համաձուլվածքային շերտ՝ չափազանց ջերմային լարվածության պատճառով ադամանդի հատիկների վնասումը կանխելու համար: Գերճշգրիտ մշակման համար նախատեսված խառատային գործիքը կամ հորատման գործիքը պատրաստվում է եռակցման գործընթացով, որի ընթացքում պողպատե մարմնի վրա եռակցվում է 20 ~ 100 մգ փոքր մասնիկ ադամանդ, և եռակցման միացման ամրությունը հասնում է 200 ~ 250 մպա-ի:

Բազմաբյուրեղային ադամանդը կարող է եռակցվել բոցով, բարձր հաճախականությամբ կամ վակուումով: Մետաղ կամ քար ադամանդե շրջանաձև սղոցի շեղբով կտրելու համար պետք է կիրառել բարձր հաճախականությամբ կամ բոցով եռակցում: Պետք է ընտրել ցածր հալման կետով Ag Cu Ti ակտիվ եռակցման լցանյութ մետաղ: Եռակցման ջերմաստիճանը պետք է լինի 850 ℃-ից ցածր, տաքացման ժամանակը չպետք է չափազանց երկար լինի, և պետք է կիրառել դանդաղ սառեցման արագություն: Նավթային և երկրաբանական հորատման մեջ օգտագործվող պոլիբյուրեղային ադամանդե ֆրեզերը ունեն վատ աշխատանքային պայմաններ և կրում են մեծ հարվածային բեռներ: Կարող է ընտրվել նիկելի վրա հիմնված եռակցման լցանյութ մետաղ, և վակուումային եռակցման համար որպես միջանկյալ շերտ կարող է օգտագործվել մաքուր պղնձե փայլաթիթեղ: Օրինակ, 350 ~ 400 պարկուճ Φ 4.5 ~ 4.5 մմ սյունաձև պոլիբյուրեղային ադամանդը եռակցվում է 35CrMo կամ 40CrNiMo պողպատի անցքերի մեջ՝ կտրող ատամներ ձևավորելու համար: Վակուումային եռակցումն ընդունվում է, և վակուումային աստիճանը ոչ պակաս, քան 5 × 10-2Pa է, եռակցման ջերմաստիճանը՝ 1020 ± 5 ℃, պահպանման ժամանակը՝ 20 ± 2 րոպե, իսկ եռակցման միացման կտրման ամրությունը՝ ավելի քան 200mpa:

Եռակցման ընթացքում եռակցման նյութի սեփական քաշը պետք է օգտագործվի հավաքման և տեղադրման համար որքան հնարավոր է շատ, որպեսզի մետաղական մասը սեղմի գրաֆիտը կամ պոլիկրիստալային նյութը վերին մասում: Տեղադրման համար ամրակը օգտագործելիս ամրակը պետք է լինի այնպիսի նյութ, որի ջերմային ընդարձակման գործակիցը նման է եռակցման նյութին: