固态接头在化学工业中的应用

固态接头在化学工业中的应用 要求苛刻的应用通常需要高度专业化的材料性能。有 时，这意味着必须在单个组件中使用两种不同材料的组合。 在金属的这种情况下，两种材料之间的接合必须是机械的和 冶金的。当金属相似时，传统的熔焊是可能的。然而，这种 接头的焊缝金属具有不同的母体金属的浓度。混合随机发 生，在池内，任何一个位置都可以是母体金属的浓度的组合, 每个母体具有不同的物理，机械和腐蚀性质。此外，由于缺 乏溶解性和金属间化合物的形成，许多材料组合是不可能 的。对于这些情况，固态接头可以是可行的替代方案。固态 焊接已经实施了一段时间。这里探索了两种形式的管状固态 连接，用于化学工业和其他应用。挤出粘合包括将一种材料 的内部无缝管扩散到另一种材料的外部无缝管。惯性焊接包 括旋转一个管，同时将第二个固定管压入第一个。在这两种 情况下，都可能产生非常强大和坚固的冶金结合。本文探讨 了这种冶金键的测试和性能。 传统加工 两种不同金属的连接是一个非常简单的概念，在广泛 的应用中是必需的。化学工业工程当然也不例外，其中腐蚀 性和热和机械要求苛刻的条件需要不同的材料相互连接。然 而，在实践中，这可能非常复杂，有许多配置，选项和方法 可用，并为每个的权衡。化工厂通常采用侵蚀性过程，需要 仔细选择施工材料。最简单的情况是在整个过程中可以经济 地使用单一组合物或合金。然而，在整个过程中，环境条件 可能不均匀。某些部件可能经受高腐蚀性的化学品，只有非 常耐腐蚀的材料才能工作。同样，具有高温和机械应力的区 域也可能需要具有不同特性的材料。工厂设计人员面临的挑 战是将工厂的组件与其特性与工艺所施加的局部条件兼容 的材料配合在一起。在某些情况下，特定组件可能具有没有 单一材料可以满足的参数。在这些情况下，可能需要使用连 接在一起的材料的组合，以便利用其复合性质。 固态结合技术 固态连接包括广泛的技术和方法，其中要连接的材料 不能实现液体状态，并且不涉及钎焊。在高温下与高压结合 的塑性变形通常是形成两种金属之间的结合所必需的。摩擦 焊接和馄粘结是两种众所周知的固相接合方法。最近对两种 其他固态接合技术在化学加工应用中适用于连接异种金属 的方法进行了研究。挤出粘合需要两种不同金属的共挤出， 一种在另一种内部，其中来自挤出工艺的热和压力诱导在两 层之间形成扩散结合，导致管内管。因此，两层管道粘结在 一起。本文检测的第二种方法是惯性焊接。惯性焊接是摩擦 焊接的一个变体，需要以高速相对于另一个相互旋转，然后 将它们压在一起。摩擦加热和轴向压力导致两个部件结合， 导致从一种材料到另一种材料的过渡接头。这项工作的主要 重点是这两种固相接合方法及其在错和钛3级组合中的应 用。挤出产生无缝管，由具有导向孔的圆柱形坯料开始。将 钢坯充分加热以在压力下流动。然后通过减小直径的模具挤 出，同时增加长度。为了挤出粘合，将内部管状衬垫材料插 入坯料中的扩大的孔中。在插入之前，需要准备外部钢坯和 衬套的配合表面以实现金属之间的最佳粘合条件。然后将层 之间的环形空间抽真空并密封，以防止加热期间的氧化。在 实际的挤出过程中，现在处于升高的温度和紧密接触的两种 材料相互扩散以形成冶金结合。由于这是在固体状态下发生 的，并且由于在挤出之后温度相当快地下降，所以扩散区相 对较窄。在挤出之后，将管冷却两次以将直径和壁厚度减小 至所需尺寸。进行许多试验以表征所得粘结和复合管。通常, 复合材料的性质介于两种组分之间［3］。由于非常小的扩散 区，任何可能会改变复合材料性质的合金化都是最小的。 INERTIA焊接处理 惯性焊接的过程导致两片管连接在一起。一件静止地 固定在一起，而第二件则以高速旋转。当达到预定的转速时, 驱动器被分离并且两个部件被压在一起。旋转惯性转换为摩 擦加热，导致界面处的材料变得塑性并流出接头。在使用前 必须从外径和内径中除去从接头流出的闪光。由于接头在低 于熔点的温度下形成，所以实际上不存在合金化，并且接合 镜的性质与各母体金属的性质相关。粘结区的较高放大率显 示在界面处金属的机械混合涡流。由于该过程非常短暂的时 间，部件的加热非常有限并且局部化。接头的热影响区域小 于熔接时，仅由旋转停止时在接头内受塑性变形的材料构 成。与挤出粘合一样，发生非常少的合金化，并且接头的性 质代表母体金属。类似于挤压接合接头，在错或钛上似乎 没有任何类型的电流侵蚀。还进行了机械测试。在拉伸载 荷下，不是在接头处发生故障 联盟 ,而是在较弱材料的错的量规部分。还进行弯曲试验 以检查所得接头的延展性。 结语 挤出粘合和惯性焊接都显示出在化学工业行业中的应 用前景，需要优化设备材料的选择。固态键合防止不兼容 材料的混合和合金化。在挤出粘合的情况下，共挤出管已经 被商品化为OmegaBondTM管，并且目前作舄尿素剥离器的 管材出售。