اتصال نفوذی آلومینا - آلومینا با استفاده از نانوذره های هیدریدی

در رساله پیش رو، اتصال نفوذی بدنه های اکسید آلومینیم (آلومینا) با استفاده از مخلوطی از نانوذره های هیدریدی و آلانیتی مورد بررسی قرار گرفت. روش اتصال حالت جامد (اتصال نفوذی) با هدف کاهش دما، زمان، و فشار مورد نیاز انتخاب گردید. نانوذره های هیدریدی / آلانیتی لایه میانی با توانایی تجزیه کنترل شده به هیدروژن اتمی و نانوذره های فلزی / آلیاژی بدون لایه اکسید سطحی، امکان تفجوشی سریع بدنه ای متراکم در لایه میانی و ایجاد اتصالی با استحکام بالا را فراهم می آورد. بهبود در شرایط اتصال (مانند آسان تر کردن اتصال با کاهش دما و فشار اتصال)، حذف فلزات باقیمانده در لایه میانی، ایجاد ترکیبات با شیمی مشابه بدنه های آلومینایی، حذف تخلخل و حفره ها در لایه میانی، و حذف ترک در امتداد فصل مشترک بدنه ها و لایه میانی از اهداف این پژوهش هستند. نانوذرات هیدریدی / آلانیتی با استفاده از فرایند مکانیکی – شیمیایی بر پایه هیدرید آلومینیم (آلین) و آلانیت های قلیایی خاکی (منیزیم – استرانسیم) و با استفاده از کلرید مواد اولیه و آلانیت لیتیم تولید گردید. نانوذرات آلین (ساختار رومبوهدرال، اندازه بلورک حدود 10 نانومتر)، آلانیت منیزیم (ساختار تری گونال، اندازه بلورک حدود 9 نانومتر)، هیدرید استرانسیم (ساختار اورتورومبیک، اندازه بلورک حدود 9 نانومتر)، آلانیت استرانسیم (ساختار اورتورومبیک، اندازه بلورک حدود 18 نانومتر)، و مخلوط های آنها در لایه میانی مورد استفاده قرار گرفت. اتصال نفوذی در سه دمای 200، 300، و cْ 400 ، وارد کردن فشار 20 مگاپاسکال، و مدت زمان 30 دقیقه در اتمسفر خلاء انجام شد. ویژگی های اتصال و محصولات لایه میانی با استفاده از پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و عبوری، و رفتار تحت تنش برشی مورد بررسی قرا گرفت. الگوی میزان انقباض حین اتصال و استحکام برشی نمونه ها با افزایش دما، نشان دهنده افزایش تراکم لایه میانی با تفجوشی نانوذرات لایه میانی و مستحکم تر شدن اتصال نفوذی است. محصولات واکنشی لایه میانی شامل مجموعه ای از اکسید های مختلط مانند mgal2o4، (mg0.4al0.6)al1.8o4، sr12al14o33، sr3al2o6، sr7al12o25، sral12o19، و sral2o4 در نمونه هاست. بیشینه استحکام برشی در نمونه های با لایه میانی al-mg در حدود 206 مگاپاسکال، لایه میانی al-sr در حدود 189 مگاپاسکال، و لایه میانی mg-sr در حدود 194 مگاپاسکال است.