DE4430779A1 - Diffusion bonding two workpieces - Google Patents

Diffusion bonding two workpieces

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Abstract

Two workpieces are diffusion bonded together by placing a superplastic material between them, heating to a temperature which is sufficient to cause diffusion bonding, applying a pressure perpendicular to the workpiece surfaces and maintaining the pressure and temperature for a time sufficient to bring about the bonding.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Diffusionsbonden, d. h. zum Herstellen einer Diffusionsverbindung bei niedri­ gem Druck.The invention relates to a method for diffusion bonding, d. H. to produce a diffusion connection at low according to pressure.

Diffusionsbonden ist eine spezielle Verbindungstechnik, die das Prinzip von Feststoffdiffusion und Korngrenzenwanderung anwendet, damit Materialien unter Erhitzung und Anwendung von Druck bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt der Materialien miteinander verbunden werden. Das verwendete Prinzip ist dem bei Sinterprozessen ähnlich, jedoch werden beim Sintern zwei Pulver miteinander vermischt, während beim Diffusionsbonden körperliche Werkstoffe metallurgisch mit­ einander verbunden werden. Sowohl Diffusionsbonden als auch Sintern werden vollständig im festen Zustand ausgeführt, d. h., daß beim Verbindungsprozeß kein Schmelzen auftritt.Diffusion bonding is a special connection technology that the principle of solid diffusion and grain boundary migration Applies to keep materials under heating and application of pressure at a temperature below the melting point of the Materials are connected to each other. That used The principle is similar to that of sintering processes, but will when sintering two powders mixed together, while when Diffusion bonding physical materials metallurgically with be connected to each other. Both diffusion bonding and Sintering is carried out completely in the solid state, d. that is, no melting occurs in the joining process.

Wenn die Diffusionsbondtechnik zum Verbinden von Metallen angewandt wird, kann sie Schwierigkeiten überwinden, wie sie beim herkömmlichen Schweißen und Löten auftreten, wie Er­ hitzungsrisse beim Schweißen, Messerschnittkorrosion und Restspannungen, und sie schafft auch eine Lösung bei Schwie­ rigkeiten hinsichtlich der Verbindung feiner Keramikmateria­ lien. Es ist bekannt, daß, da Keramiken hohe Schmelzpunkte aufweisen und spröde sind, die meisten herkömmlichen Schweißtechniken nicht zum Verbinden keramischer Materialien untereinander oder mit anderen Stoffen verwendet werden kön­ nen. Da Diffusionsbonden bei einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt der zu verbindenden Materialien ausgeführt wird, können hier die vorstehend genannten Schwierigkeiten überwunden werden. Darüber hinaus bildet Diffusionsbonden auch bei anderen fortschrittlichen Konstruktionsmaterialien, die schwierig zu schweißen sind, wie intermetallischen Ver­ bindungen, Materialien auf Metallbasis, komplexen Materia­ lien auf Keramikbasis und hochschmelzenden Superlegierungen ein wirkungsvolles Verfahren zum Verbinden untereinander und mit anderen Materialien.When the diffusion bonding technique for joining metals when applied, she can overcome difficulties as she does occur in conventional welding and brazing, such as Er heat cracks during welding, knife cut corrosion and Residual stress, and it also creates a solution for difficulties problems related to the connection of fine ceramic materials lien. It is known that since ceramics have high melting points and are brittle, most conventional ones Welding techniques not for joining ceramic materials can be used with each other or with other substances nen. Since diffusion bonding occurs at a temperature below the Melting point of the materials to be joined becomes, here the difficulties mentioned above to be overcome. It also forms diffusion bonding also with other advanced construction materials, which are difficult to weld, such as intermetallic ver bonds, metal-based materials, complex materia Ceramic-based and refractory superalloys an effective way of connecting to each other and with other materials.

Die Diffusionsbondtechnik erfordert teure Ausrüstung und lange Ausführungszeiten, weswegen die Kosten höher als bei herkömmlichen Schweißtechniken sind, wenn nur eine kleine Anzahl von Werkstücken verbunden werden muß. Wenn jedoch eine große Anzahl von Werkstücken eine Verbindung erfährt, hat Diffusionsbonden die Vorteile einer Kostenverringerung, da das Verbinden einer großen Anzahl von Werkstücken gleich­ zeitig vollzogen werden kann.The diffusion bonding technique requires expensive equipment and long execution times, which is why the costs are higher than with conventional welding techniques are if only a small one Number of workpieces must be connected. But when a large number of workpieces are connected, diffusion bonding has the advantages of reducing costs, because joining a large number of workpieces is the same can be carried out in good time.

Zum Verfahren des Diffusionsbondens gehört das Anlegen von Druck rechtwinklig zur Oberfläche der durch Diffusionsbonden zu verbindenden Werkstücke, wobei im allgemeinen ein Druck von z. B. ungefähr 70×10³ hPa (1000 psi) oder sogar 700×10³ hPa verwendet wird. Dies bedeudet, daß während des Diffusionsprozesses viel Energie verbraucht wird und teure Ausrüstung zum Ausüben des Drucks erforderlich ist. Darüber hinaus kann, da der angelegte Druck rechtwinklig zur Ober­ fläche des durch Diffusionsverbindung zu verbindenden Werk­ stücks stehen muß, d. h., da uniaxiale Spannung ausgeübt werden muß, dann, wenn das Werkstück eine komplexe oder unregelmäßige Form aufweist, es z. B. ein Flügel für eine Hochtemperaturturbine ist, Diffusionsbonden nicht ausgeführt werden, da in solchen Fällen kein ausreichend hoher Druck rechtwinklig zur Verbindungsfläche ausgeübt werden kann.The process of diffusion bonding includes the application of Print perpendicular to the surface of the diffusion bonding workpieces to be joined, generally a pressure from Z. About 70 x 103 hPa (1000 psi) or even 700 × 10³ hPa is used. This means that during the Diffusion process consumes a lot of energy and is expensive Equipment for applying the pressure is required. About that addition, since the applied pressure is perpendicular to the upper area of the work to be connected by diffusion bonding must stand piece-wise, d. i.e., because uniaxial tension is applied must be, if the workpiece is a complex or has irregular shape, it z. B. a wing for a High-temperature turbine is not carried out, diffusion bonding is not carried out because in such cases the pressure is not high enough can be exercised at right angles to the joint surface.

Ferner erfordert es Diffusionsbonden, daß die Verbindungs­ flächen der Werkstücke so glatt wie möglich sind, um für eine große Kontaktfläche zu sorgen, um die wechselseitige Diffusion von Elementen und die Errichtung einer Atom-Atom- Verbindung zu erleichtern und damit die Verbindungswirkung zu verstärken. Damit eine glatte Verbindungsfläche erhalten wird, ist insbesondere eine Oberflächen-Feinbearbeitung der Werkstücke vor dem Diffusionsbonden erforderlich, was zu­ sätzliche Verfahren oder Schritte benötigt, die Betriebszeit verlängert und damit die Kosten erhöht.Furthermore, it requires diffusion bonding that the connection surfaces of the workpieces are as smooth as possible in order for a large contact area to ensure mutual Diffusion of elements and the establishment of an atom-atom To facilitate connection and thus the connection effect to reinforce. So that a smooth connection surface is obtained is, in particular, a surface finishing of the Workpieces required before diffusion bonding, leading to Additional procedures or steps required, the uptime extended and thus the costs increased.

Die vorstehend genannten Schwierigkeiten werden schwerwie­ gender, wenn die Diffusionsbondtechnik zum Verbinden kera­ mischer Komponenten verwendet wird. Aufgrund ihrer Zerbrech­ lichkeit bei erhöhter Temperatur brechen die zu verbindenden Komponenten bei der hohen Temperatur und dem hohen Druck, wie sie im allgemeinen beim Diffusionsbonden verwendet wer­ den, leicht. Darüber hinaus weisen Keramikkomponenten, da Keramiken nicht leicht mechanisch bearbeitet werden können, im allgemeinen komplexe Form auf und sind daher zum Verbin­ den durch Diffusionsbonden nicht geeignet. Darüber hinaus ist es bei Keramikkomponenten schwieriger als bei Metall­ materialien, eine glatte Verbindungsoberfläche zu erhalten. Demgemäß hat sich Diffusionsbonden im Labor zwar als geeig­ net zum Verbinden keramischer Komponenten gezeigt, jedoch ist die Technik noch nicht ausgereift genug für praktische Anwendung in der Industrie.The above difficulties become severe gender, if the diffusion bonding technique is used to connect kera mixer components is used. Because of their fragility possibility at elevated temperature break the to be connected Components at high temperature and high pressure, as they are generally used in diffusion bonding the, easy. In addition, ceramic components have there Ceramics cannot be easily machined, generally have a complex form and are therefore used to connect not suitable for diffusion bonding. Furthermore it is more difficult with ceramic components than with metal materials to obtain a smooth connection surface. Accordingly, diffusion bonding has proven to be suitable in the laboratory net for joining ceramic components, however the technology is not yet mature enough for practical use Application in industry.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Diffusionsbonden anzugeben, das bei niedrigem Druck ausge­ führt werden kann, um dadurch den Energieverbrauch und die Kosten zu senken, und mit dem es möglich ist, Werkstücke mit komplexen Formen durch Diffusionsbonden miteinander zu verbinden.The invention is based on the object of a method for Specify diffusion bonding that occurs at low pressure can be used to thereby reduce energy consumption and the Reduce costs, and with which it is possible to use workpieces complex shapes to one another by diffusion bonding associate.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Lehre des bei­ gefügten Anspruchs 1 gegeben. Bei seiner Verwendung reichen Drücke von ungefähr 7×10³ hPa (100 psi) und ungefähr 21×10³ hPa (300 psi) im Gegensatz zu den etwa zehnmal so hohen Drücken beim Stand der Technik aus, um durch Diffusion stabile Verbindungen zu erzielen. Außerdem ist es möglich, Werkstücke mit rauhen Verbindungsoberflächen miteinander zu verbinden.The method according to the invention is based on the teaching of the attached claim 1 given. Sufficient when using it Pressures of about 7x10³ hPa (100 psi) and about 21 x 10³ hPa (300 psi) as opposed to about ten times that high pressures in the prior art in order to by diffusion to achieve stable connections. It is also possible Workpieces with rough connection surfaces to one another associate.

Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen hervor.Other objects and advantages of the invention are apparent from US Pat following detailed description with reference to FIG the drawings emerge.

Fig. 1 bis 4 zeigen schematisch jeweils ein Ausführungsbei­ spiel einer Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Diffusionsbonden; Figs. 1 to 4 schematically show respectively a Ausführungsbei play an apparatus for performing the inventive method for diffusion bonding;

Fig. 5a und 5b sind Bilder, die die Verbindungsgrenzfläche zwischen einer C-Ti64-Platte und einer SP-Ti64-Platte zei­ gen, wie sie bei Verfahren gemäß einem Beispiel 1 bzw. einem Beispiel 2 erhalten wurden; und FIGS. 5a and 5b are images that zei gen the bonding interface between a C-Ti64-plate and a SP-Ti64-plate, as obtained in processes according to an example 1 and an example 2; and

Fig. 6a, 6b und 6c sind Bilder, die die Verbindungsgrenzflä­ che zwischen zwei C-Ti64-Platten und einer SP-Ti64-Platte zeigen, wie sie bei Verfahren gemäß den Vergleichsbeispielen 1, 2 bzw. 2 erhalten wurden; FIG. 6a, 6b and 6c are images that the surface Verbindungsgrenzflä between two C-Ti64 plates and show a SP-Ti64-plate, as obtained in processes according to Comparative Examples 1, 2 and 2, respectively;

Fig. 7a und 7b sind Bilder, die die Verbindungsgrenzfläche zwischen einer SS-316-Platte und einer Dux65-Platte zei­ gen, wie sie bei Verfahren gemäß einem Beispiel 4 bzw. einem Beispiel 5 erhalten wurden; und Fig. 7a and 7b are images that gene the connection interface between an SS 316 and a plate-plate Dux65 zei, as one example, 4 or 5 to an example were obtained in accordance with procedures; and

Fig. 8a, 6b und 8c sind Bilder, die die Verbindungsgrenzflä­ che zwischen zwei SS-316-Platten zeigen, wie sie bei Verfah­ ren gemäß den Vergleichsbeispielen 4 bis 6 erhalten wurden. Fig. 8a, 6b and 8c are pictures that che the Verbindungsgrenzflä, point between two SS-316 plates as ren at procedural according to Comparative Examples 4 to 6 obtained.

Dem Fachmann ist es bekannt, daß der beim Diffusionsbonden angelegte Druck an den zu verbindenden Oberflächen der Werk­ stücke zu mikroskopischer, plastischer Verformung führt. Das heißt, daß die rauhen Kontaktflächen der zu verbindenden Werkstücke örtlich durch den angelegten Druck plastisch ver­ formt werden, wodurch sich die Kontaktflächen der Werkstücke vergrößern. Der angelegte Druck beeinflußt auch die Korn­ grenzendiffusion und die Volumendiffusion, wie sie an den Verbindungsgrenzflächen der Werkstücke auftreten. Diese zwei Feststoffdiffusions-Effekte stellen den Hauptmechanismus dar, der eine Atom-Atom-Bindung zwischen den teilweise in engem Kontakt stehenden Flächen sowie den Prozeß der Aushei­ lung von Löchern zwischen den sich teilweise nicht berühren­ den Flächen hervorruft. Der angelegte Druck kann auch die Korngrenzenwanderung an den Verbindungsflächen der Werk­ stücke beeinflussen, d. h., er kann eine Wanderung an den Verbindungsflächen erzeugen (Ausbildung einer neuen Korn­ grenze, an denen Atom-Atom-Bindung errichtet wurde, wodurch sich die ursprünglichen Verbindungsflächen lösen.It is known to those skilled in the art that the diffusion bonding applied pressure on the surfaces to be connected to the work pieces leads to microscopic, plastic deformation. This means that the rough contact surfaces of the Workpieces locally plastically due to the applied pressure be formed, whereby the contact surfaces of the workpieces enlarge. The pressure applied also affects the grain boundary diffusion and the volume diffusion as they are to the Connection interfaces of the workpieces occur. These two Solid diffusion effects are the main mechanism represents an atom-atom bond between the partially in close contact surfaces as well as the process of Aushei development of holes between which sometimes do not touch the surfaces. The applied pressure can also be the Grain boundary migration at the joint surfaces of the plant affect pieces, d. i.e., he can take a hike to the Create connecting surfaces (formation of a new grain limit at which atom-atom bond was established, whereby the original connection surfaces loosen.

Jedoch haben die Erfinder herausgefunden, daß der angelegte Druck zwar die Korngrenzendiffusion und die Volumendiffusion im Inneren der Werkstücke beeinflußt, daß jedoch nur die Korngrenzendiffusion und die Volumendiffusion in der Rich­ tung parallel zum angelegten Druck zunehmen. Die Korngren­ zendiffusion und die Volumendiffusion in der Richtung recht­ winklig zum angelegten Druck verringern sich dagegen. Die Feststoffdiffusion, die für Lochausheilung beim Diffusions­ bonden sorgt, erfolgt jedoch parallel zu den Verbindungs­ flächen, d. h. rechtwinklig zur Richtung des angelegten Drucks. Daher hat der Druck einen nachteiligen Effekt, wenn nur die Effekte der Korngrenzendiffusion und der Volumendif­ fusion berücksichtigt werden. Was anderes betrifft, haben die Erfinder ebenfalls herausgefunden, daß der angelegte Druck keine erkennbare Auswirkung auf die Korngrenzenwande­ rung hat.However, the inventors found that the applied Pressure is the grain boundary diffusion and the volume diffusion affects inside the workpieces, but only the Grain boundary diffusion and the volume diffusion in the rich increase parallel to the applied pressure. The Korngren zendiffusion and the volume diffusion in the right direction at an angle to the applied pressure, on the other hand, decrease. the Solid diffusion, which is responsible for hole healing during diffusion bonding, but takes place in parallel to the connection areas, d. H. perpendicular to the direction of the applied Pressure. Therefore, the pressure has an adverse effect when only the effects of grain boundary diffusion and volume diff merger should be taken into account. As for other things, have the inventors also found that the applied Pressure has no noticeable effect on the grain boundary walls tion has.

Was Werkstücke betrifft, die durch Diffusionsbonden zu ver­ binden sind, werden deren Verbindungsflächen im allgemeinen zunächst mechanisch bearbeitet, um möglichst glatte Verbin­ dungsflächen zu erzielen. Jedoch weisen die mechanisch bear­ beiteten Verbindungsflächen mikroskopisch gesehen immer noch eine bestimmte Rauhigkeit auf. Obwohl der während des Diffu­ sionsbondens angelegte Druck kleiner als die Streckgrenze der Werkstücke ist, d. h., obwohl keine makroskopische pla­ stische Verformung eines Werkstücks als ganzem zu beobachten ist, reicht der angelegte Druck dazu aus, plastische Verfor­ mung an den mikroskopisch rauhen Flächen zu erzeugen. Durch die mikroskopische Verformung weisen die Verbindungsflächen der Werkstücke größere Flächen wechselseitigen Kontakts auf, die die Hauptbereiche sind, in denen das Diffusionsbonden erfolgt. Demgemäß sind die durch die mikroskopische plasti­ sche Verformung an den Verbindungsflächen hervorgerufenen wechselseitigen Kontaktfläche um so größer, je größer der angelegte Druck ist, und um so einfacher kann das Diffu­ sionsbonden ausgeführt werden. As for workpieces to be ver bind, their connecting surfaces are in general first mechanically processed to achieve the smoothest possible connection to achieve application areas. However, the mechanically bear Still working connection surfaces seen microscopically a certain roughness. Although the during the diffu sion bond pressure is less than the yield point the work piece is, d. i.e., although no macroscopic pla to observe the structural deformation of a workpiece as a whole is, the pressure applied is sufficient to produce plastic deformation generation on the microscopically rough surfaces. By the microscopic deformation is exhibited by the connecting surfaces the workpieces have larger areas of mutual contact, which are the main areas in which diffusion bonding he follows. Accordingly, the microscopic plasti cal deformation caused at the connecting surfaces mutual contact area the larger, the larger the applied pressure, and the easier the diffusion can be sion bonding are carried out.

Die Erfinder sind daher zum Schluß gekommen, daß der an die Verbindungsflächen rechtwinklig angelegte Druck die Korn­ grenzendiffusion, die Volumendiffusion und die Korngrenzen­ wanderung während des Diffusionsbondverfahrens nur wenig be­ einflußt, sondern er tatsächlich zu mikroskopischer, plasti­ scher Verformung der Verbindungsflächen führt. Demgemäß wird jede Maßnahme, die zu mikroskopischer, plastischer Verfor­ mung an den Verbindungsflächen führt, die erforderliche Stärke des während des Diffusionsbondverfahrens anzulegenden Drucks in kritischer Weise beeinflussen.The inventors have therefore come to the conclusion that the Connecting surfaces at right angles pressure the grain boundary diffusion, the volume diffusion and the grain boundaries migration during the diffusion bonding process is only slight influences, but it actually becomes more microscopic, plasti leads to shear deformation of the connecting surfaces. Accordingly, will any measure that leads to microscopic, plastic defor tion on the connecting surfaces leads to the required Thickness of the amount to be applied during the diffusion bonding process Influence pressure in a critical way.

Die meisten Materialien zeigen, nachdem sie einer solchen speziellen Behandlung unterzogen wurden, daß sie Miniatur­ körner (kleiner als 10 µm) und zweiphasige Mikrostrukturen aufweisen, superplastische Verformung zeigen, d. h. eine sehr große Verformung, wenn sie unter speziellen Bedingungen wie einer Dehnungsgeschwindigkeit unter 10-4 sec-1 und einer Temperatur verarbeitet werden, die größer als die Hälfte der absoluten Schmelztemperatur ist. Die für diese superplasti­ sche Verformung erforderliche Spannung ist sehr klein.Most materials, after being subjected to such a special treatment, show that they have miniature grains (smaller than 10 µm) and two-phase microstructures, show superplastic deformation, i.e. a very large deformation when they are subjected to special conditions such as a strain rate below 10 - 4 sec -1 and a temperature that is greater than half the absolute melting temperature. The stress required for this superplastic deformation is very small.

Darüber hinaus muß die zum Erzielen einer Diffusionsverbin­ dung erforderliche Temperatur höher als die absolute Schmelztemperatur des Materials sein, was im wesentlichen mit dem Haupterfordernis des Erzeugens einer "mikroskopi­ schen, plastischen Verformung" übereinstimmt. Angesichts des Vorstehenden haben die Erfinder herausgefunden, daß dann, wenn mikroskopische, plastische Verformung an den Verbin­ dungsflächen, wie zum Diffusionsbonden erforderlich, durch superplastische Verformung herbeigeführt wird, der in recht­ winkliger Richtung anzulegende Druck stark verringert werden kann und demgemäß der beim Diffusionsbonden erforderliche Druck auf ein sehr niedriges Niveau verringert werden kann. In addition, the must to achieve a diffusion connection required temperature higher than the absolute Melting temperature of the material will be what is essentially with the main requirement of creating a "microscope plastic deformation ". In view of the The inventors have found above that then, if microscopic, plastic deformation at the conn application surfaces, as required for diffusion bonding, through superplastic deformation that is brought about in right angular direction the pressure to be applied can be greatly reduced can and accordingly that required in diffusion bonding Pressure can be reduced to very low levels.

In der Praxis sind jedoch die meisten durch Diffusionsver­ bindung zu verbindenden Materialien keine superplastischen Materialien, d. h., daß ihre Korngröße größer als 10 µm ist und sie nicht über zweiphasige Mikrostruktur verfügen, wes­ wegen sie, solange sie keiner Spezialbehandlung unterzogen werden, sich nicht dazu eignen, an Verbindungsflächen mikro­ plastische Verformung gemäß dem Prinzip superplastischer Verformung bei niedrigem Druck zu erzielen, um dadurch die Kontaktfläche zu erhöhen und zu einer Diffusionsverbindung zu gelangen.In practice, however, most are by diffusion processing binding materials to be joined are not superplastic Materials, d. that is, their grain size is larger than 10 µm and they do not have a two-phase microstructure, wes because of them, as long as they have not undergone any special treatment are not suitable to micro plastic deformation according to the principle of superplastic To achieve deformation at low pressure to thereby reduce the Increase contact area and create a diffusion connection to get.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, wird beim erfindungs­ gemäßen Verfahren eine dünne Platte aus superplastischem Material, das sich zum Diffusionsbonden eignet, zwischen die durch Diffusionsbonden zu verbindenden Werkstücke eingebet­ tet, und daher können diese, selbst wenn sie nicht aus su­ perplastischem Material bestehen, so verarbeitet werden, daß es unter Verwendung des Prinzips superplastischer Verformung zu mikroplastischer Verformung bei sehr niedrigem Druck kommt.In order to overcome this difficulty, the invention according to the method, a thin plate of superplastic Material suitable for diffusion bonding between the embedded workpieces to be connected by diffusion bonding tet, and therefore, even if they are not from su perplastic material exist, are processed in such a way that it using the principle of superplastic deformation to microplastic deformation at very low pressure comes.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren liegt der in der Richtung rechtwinklig zur Platte aus superplastischem Material anzu­ legende Druck im Bereich von ungefähr 7×10³ hPa (100 psi) bis ungefähr 21×10³ hPa (300 psi), und die Platte aus superplastischem Material und die Werkstücke werden für 10 Minuten bis 2 Stunden auf eine Temperatur erwärmt, die mindestens der Hälfte der absoluten Schmelztemperatur des superplastischen Materials entspricht.In the case of the method according to the invention, this lies in the direction at right angles to the plate made of superplastic material legendary pressure in the range of approximately 7 × 10³ hPa (100 psi) to about 21 x 10³ hPa (300 psi), and the plate off superplastic material and the work pieces are sold for 10 Minutes to 2 hours heated to a temperature that at least half of the absolute melting temperature of the corresponds to superplastic material.

Die Platte aus superplastischem Material hat bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise eine Dicke zwischen ungefähr 0,5 mm und 3 mm.The plate made of superplastic material has when used of the method according to the invention preferably a thickness between about 0.5 mm and 3 mm.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Diffusionsbondverfahrens. Eine dünne Platte 3 aus einer superplastischen Legierung ist zwischen zwei Werkstücke 1 und 2 eingebettet, und sie wird durch einen von einer Hydraulikeinheit 9 betätigten Kolben 10 in engem Kontakt mit den zwei Werkstücken 1, 2 gehalten. Die dünne Legierungsplatte 3 ist für Diffusionsbonden mit den Werkstücken 1 und 2 geeignet. Die Schichtstruktur wird in einer Vakuumkammer 4 angeordnet, in der die Luft unter Verwendung einer Diffusionspumpe 5 und einer mechanischen Pumpe 6 bis auf einen Druck von ungefähr 10-5 hPa (10-5 Torr) abgepumpt wird. Mehrere Heizer 8 sind neben den zwei Werkstücken 1 und 2 angeordnet, und sie werden durch einen Temperaturregler 7 angesteuert. Die Hydraulikeinheit 9 wird durch eine Hydrauliksteuerung 11 so gesteuert, daß sie den an das Werkstück 1 angelegten Druck im Bereich von ungefähr 7×10³ hPa bis ungefähr 42×10³ hPa einstellt. Die Hydrau­ liksteuerung 11, der Temperaturregler 7 und die mechanische Pumpe 6 werden alle von einer zentralen Steuereinheit 12 gesteuert, die so programmiert ist, daß sie den angelegten Druck und die angewandte Temperatur für ungefähr 10 Minuten bis 2 Stunden aufrechterhält. Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, die ein anderes Aus­ führungsbeispiel einer Vorrichtung zum Ausführen des erfin­ dungsgemäßen Diffusionsbondverfahrens zeigt. Bei diesem Aus­ führungsbeispiel wird das Diffusionsbondverfahren in einer Schutz- oder reduzierenden Atmosphäre ausgeführt. Die Werk­ stücke 1, 2 und die Platte 3 aus einer superplastischen Le­ gierung sind in einen Raum 13 aus wärmebeständigem Stahl eingeschlossen, der über eine Gasflasche 14 mit dem Schutz- oder reduzierenden Gas gefüllt wird. Die Strömungsrate des Schutzgases oder des reduzierenden Gases wird durch einen Strömungsregler 15 eingestellt. Um für Luftdichtheit des Raums 13 aus wärmebeständigem Stahl zu sorgen, ist um den Kolben 10 herum ein Kupferkühlring 16 vorhanden. Fig. 1 shows an embodiment of an apparatus for carrying out the diffusion bonding process of the invention. A thin plate 3 made of a superplastic alloy is embedded between two workpieces 1 and 2, and it is held in close contact with the two workpieces 1, 2 by a piston 10 actuated by a hydraulic unit 9. The thin alloy plate 3 is suitable for diffusion bonding with the workpieces 1 and 2. The layer structure is placed in a vacuum chamber 4 in which the air is pumped out using a diffusion pump 5 and a mechanical pump 6 down to a pressure of approximately 10 -5 hPa (10 -5 Torr). Several heaters 8 are arranged next to the two workpieces 1 and 2, and they are controlled by a temperature controller 7. The hydraulic unit 9 is controlled by a hydraulic controller 11 so that it adjusts the pressure applied to the workpiece 1 in the range of approximately 7 × 10 3 hPa to approximately 42 × 10 3 hPa. The hydraulic control 11, temperature controller 7 and mechanical pump 6 are all controlled by a central control unit 12 which is programmed to maintain the applied pressure and temperature for approximately 10 minutes to 2 hours. Reference is now made to FIG. 2, which shows another exemplary embodiment from an apparatus for carrying out the diffusion bonding method according to the invention. In this exemplary embodiment, the diffusion bonding process is carried out in a protective or reducing atmosphere. The work pieces 1 , 2 and the plate 3 made of a superplastic alloy Le are enclosed in a space 13 made of heat-resistant steel, which is filled via a gas cylinder 14 with the protective or reducing gas. The flow rate of the protective gas or the reducing gas is adjusted by a flow regulator 15. In order to ensure airtightness of the space 13 made of heat-resistant steel, a copper cooling ring 16 is provided around the piston 10 .

Gemäß Fig. 3 kann der an die Schichtstruktur angelegte Druck auch unter Verwendung mehrerer Gewichte 17 erzielt werden, die auf das Werkstück 1 aufgelegt werden, anstatt daß eine Hydraulikeinheit verwendet wird. Dies, weil der beim erfin­ dungsgemäßen Verfahren verwendete Druck nur ungefähr 7×10³ hPa bis 21×10³ hPa beträgt.According to FIG. 3, the pressure applied to the layer structure can also be achieved using a plurality of weights 17 which are placed on the workpiece 1 instead of using a hydraulic unit. This is because the pressure used in the method according to the invention is only about 7 × 10³ hPa to 21 × 10³ hPa.

Gemäß Fig. 4 kann im Fall des Vornehmens einer Diffusions­ verbindung an einem Werkstück mit komplexer oder unregel­ mäßiger Form, z. B. einem Hochtemperaturturbine-Flügel 18 die Schichtstruktur zunächst direkt mit Schrauben 19 befe­ stigt werden und in einem Ofen mit Schutzgasatmosphäre zur Erwärmung angeordnet werden. Wenn die Temperatur erhöht wird, dehnt sich die Schichtstruktur aus, und die bei der Ausdehnung entstehende Kraft reicht aus, den bei diesem Dif­ fusionsbondvorgang erforderlichen Druck zu erzielen.According to Fig. 4 in the case of, aristocratic can a diffusion connection to a workpiece having a complex or irregular shape moderate, z. B. a high-temperature turbine blade 18, the layer structure first BEFE directly with screws 19 and placed in an oven with a protective gas atmosphere for heating. When the temperature is increased, the layer structure expands, and the force generated by the expansion is sufficient to achieve the pressure required in this diffusion bonding process.

Beispiel 1example 1

Bei diesem Beispiel wurden zwei Werkstücke aus C-Ti64-Plat­ ten (nicht superplastische Legierung Ti-6Al-4V) unter Ver­ wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens miteinander verbun­ den. Die Oberflächen der zwei miteinander zu verbindenden C-Ti64-Platten wurden zunächst mit SiC-Papier der Feinheit 600 geschliffen und dann mit Aluminiumoxidpulver von 0,3 µm poliert. Danach wurden die zwei Platten in die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung gegeben. Zwischen die zwei C-Ti64- Platten wurde eine 1 mm dicke Platte aus SP-Ti64 (superpla­ stische Legierung Ti-6Al-4V) eingebettet und die Schicht­ struktur wurde auf eine Temperatur von 930°C erhitzt. Nach­ dem die Temperatur 930°C erreicht hatte, wurde ein Druck von 7×10³ hPa (100 psi) über den Kolben 10 an die obere C- Ti64-Platte angelegt und für 30 Minuten aufrechterhalten. Die zwei C-Ti64-Platten wurden so durch die SP-Ti64-Platte miteinander verbunden. Ein Bild der Verbindungsgrenzfläche ist in Fig. 5a dargestellt. Wie hieraus erkennbar, treten an der Verbindungsgrenzfläche keine Hohlräume auf.In this example, two workpieces made of C-Ti64 plat (non-superplastic alloy Ti-6Al-4V) were verbun using the method according to the invention. The surfaces of the two C-Ti64 plates to be joined together were first ground with 600 gauge SiC paper and then polished with 0.3 µm aluminum oxide powder. The two plates were then placed in the device shown in FIG. A 1 mm thick plate made of SP-Ti64 (superpla tical alloy Ti-6Al-4V) was embedded between the two C-Ti64 plates and the layer structure was heated to a temperature of 930 ° C. After the temperature reached 930 ° C, a pressure of 7x10³ hPa (100 psi) was applied to the upper C-Ti64 plate via the flask 10 and maintained for 30 minutes. The two C-Ti64 plates were thus connected to one another by the SP-Ti64 plate. An image of the bond interface is shown in Figure 5a. As can be seen from this, no voids occur at the connection interface.

Beispiel 2Example 2

Es wurden dieselben Abläufe und Materialien wie beim Bei­ spiel 1 verwendet, mit der Ausnahme, daß die Oberflächen der zwei miteinander zu verbindenden C-Ti64-Platten nur mit SiC- Papier der Feinheit 600 geschliffen wurden. Der Poliergang fiel weg. Ein Bild der sich ergebenden Verbindungsgrenzflä­ che ist in Fig. 5b gezeigt. Wie hieraus erkennbar, ist selbst beim Weglassen des Poliervorgangs mit Aluminiumoxid­ pulver die Verbindungsgrenzfläche annehmbar.The same processes and materials were used as in the case of game 1, with the exception that the surfaces of the two C-Ti64 plates to be joined were only sanded with 600-gauge SiC paper. The polishing step was omitted. An image of the resulting bond interface is shown in Figure 5b. As can be seen from this, even if the polishing process with alumina powder is omitted, the bonding interface is acceptable.

Beispiel 3Example 3

Dieselben Abläufe und Materialien wie beim Beispiel 1 wurden zum Herstellen von vier Proben verwendet, wobei Änderungen darin bestanden, daß die Oberfläche der zwei zu verbindenden C-Ti64-Platten bei jeder Probe nur mit SiC-Papier der Fein­ heit 80 geschliffen wurden und ein Druck von 42×10³ hPa (600 psi), 21×10³ hPa (300 psi) bzw. 7×10³ hPa (100 psi) an die obere C-Ti64-Platte jeder Probe angelegt wurde. Die zwei C-Ti64-Platten wurden miteinander verbunden und die Verbindungsgrenzfläche wurde als annehmbar festgestellt.The same procedures and materials as in Example 1 were used used to make four samples, with changes consisted of the surface of the two to be joined C-Ti64 plates for each sample only with fine SiC paper unit 80 were ground and a pressure of 42 × 10³ hPa (600 psi), 21 x 10³ hPa (300 psi) or 7 x 10³ hPa (100 psi) was applied to the top C-Ti64 plate of each sample. the two C-Ti64 plates were joined together and the Bond interface was found to be acceptable.

Vergleichsbeispiel 1Comparative example 1

Bei diesem Vergleichsbeispiel wurden zwei Werkstückplatten aus C-Ti64 (nicht superplastische Legierung Ti6Al4V) unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens miteinander ver­ bunden. Die Oberflächen der zwei zu verbindenden C-Ti64- Platten wurden zunächst mit SiC-Papier der Feinheit 600 ge­ schliffen und dann mit Aluminiumpulver von 0,3 µm poliert. Danach wurden die zwei Platten in die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung gegeben und auf eine Temperatur von 930°C er­ hitzt. Nachdem die Temperatur 930°C erreicht hatte, wurde über den Kolben 10 ein Druck von 7×10³ hPa (100 psi) auf die obere C-Ti64-Platte ausgeübt und für 30 Minuten auf­ rechterhalten. So wurden die zwei C-Ti64-Platten miteinander verbunden. Ein Bild für die Verbindungsgrenzfläche ist in Fig. 6a dargestellt. Wie aus Fig. 6a erkennbar, befinden sich Hohlräume an der Verbindungsgrenzfläche, was anzeigt, daß die Verbindung nicht annehmbar ist.In this comparative example, two workpiece plates made of C-Ti64 (non-superplastic alloy Ti6Al4V) were bonded together using a conventional method. The surfaces of the two C-Ti64 plates to be joined were first ground with 600-gauge SiC paper and then polished with 0.3 µm aluminum powder. Thereafter, the two plates were placed in the device shown in FIG. 1 and heated to a temperature of 930 ° C. After the temperature reached 930 ° C, a pressure of 7x10³ hPa (100 psi) was applied to the upper C-Ti64 plate via the flask 10 and maintained for 30 minutes. This is how the two C-Ti64 plates were connected to one another. An image for the bond interface is shown in Figure 6a. As can be seen from Figure 6a, there are voids at the bond interface, indicating that the bond is not acceptable.

Vergleichsbeispiel 2Comparative example 2

Es wurden dieselben Abläufe und Materialien wie beim Ver­ gleichsbeispiel 1 verwendet, mit der Ausnahme, daß die Ober­ flächen der zwei miteinander zu verbindenden C-Ti64-Platten nur mit SiC-Papier der Feinheit 600 geschliffen wurde. Ein Bild der sich ergebenden Verbindungsgrenzfläche ist in Fig. 6b dargestellt. Wie hieraus erkennbar, enthält die Verbin­ dungsgrenzfläche Hohlräume und ist daher nicht annehmbar.The same procedures and materials were used as in Comparative Example 1, with the exception that the upper surfaces of the two C-Ti64 plates to be joined were only sanded with 600-gauge SiC paper. An image of the resulting bond interface is shown in Figure 6b. As can be seen from this, the joint interface contains voids and is therefore not acceptable.

Vergleichsbeispiel 3Comparative example 3

Dieselben Abläufe und Materialien wie beim Vergleichsbei­ spiel 1 wurden mit der Ausnahme verwendet, daß statt eines Drucks von 7×10³ hPa ein solcher von 70×10³ hPa (1000 psi) angelegt wurde. Ein Bild der sich ergebenden Verbin­ dungsgrenzfläche ist in Fig. 6c dargestellt. Wie hieraus erkennbar, ist zwar die Verbindungsgrenzfläche annehmbar, jedoch besteht der Nachteil, daß der angelegte Druck das Zehnfache des beim Beispiel 1 verwendeten Drucks ist.The same procedures and materials as in Comparative Example 1 were used with the exception that instead of a pressure of 7 × 10 3 hPa, a pressure of 70 × 10 3 hPa (1000 psi) was applied. An image of the resulting bond interface is shown in Figure 6c. As can be seen from this, although the bonding interface is acceptable, there is a disadvantage that the pressure applied is ten times that used in Example 1. The interface shown in FIG.

Vergleichsbeispiel 4Comparative example 4

Es wurden dieselben Verfahren und Materialien wie beim Ver­ gleichsbeispiel 1 zum Herstellen von vier Proben verwendet, mit der Ausnahme, daß die Oberflächen der zwei zu verbinden­ den C-Ti64-Platten jeder Probe nur mit SiC-Papier der Fein­ heit 80 geschliffen wurde und ein Druck von 70×10³ hPa (1000 psi), 42×10³ hPa (600 psi), 21×10³ hPa (300 psi) bzw. 7×10³ hPa (100 psi) an die obere C-Ti64-Platte jeder Probe angelegt wurde. Die zwei C-Ti64-Platten wurden mitein­ ander verbunden, jedoch waren die Verbindungsgrenzflächen nicht annehmbar.The same procedures and materials were used as in the Ver same example 1 used to produce four samples, except that the surfaces of the two connect the C-Ti64 plates of each sample only with fine SiC paper unit 80 was ground and a pressure of 70 × 10³ hPa (1000 psi), 42 x 103 hPa (600 psi), 21 x 103 hPa (300 psi) and 7 x 103 hPa (100 psi), respectively, to the top C-Ti64 plate of each Sample was created. The two C-Ti64 plates were included connected to the other, but the bond interfaces were not acceptable.

Es wurden Zugeigenschaften der durch Diffusionsbonden mit­ einander verbundenden C-Ti64-Platten bei den obigen Beispie­ len und Vergleichsbeispielen gemessen, und sie sind in der nachfolgenden Tabelle 1 zusammengefaßt. There were tensile properties of the diffusion bonding with interconnected C-Ti64 plates in the above examples len and comparative examples measured, and they are in the Table 1 below.

Tabelle 1 Table 1

Beispiel 4Example 4

Bei diesem Beispiel wurden zwei Werkstückplatten aus dem rostfreien Stahl SS 316 (nicht superplastische Legierung) unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens miteinan­ der verbunden. Die Oberflächen der zwei miteinander zu ver­ bindenden Platten wurden zunächst mit SiC-Papier der Fein­ heit 80 geschliffen und dann mit Aluminiumoxidpulver von 0,3 µm poliert. Danach wurden die zwei Platten in die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung gegeben. Zwischen die zwei zu verbindenden Werkstückplatten wurde eine dünne Platte aus dem rostfreien, superplastischen Duplexstahl Superdux 65 (superplastische Legierung) von 1 mm Dicke eingebettet. Es wurden vier Proben mit dieser Schichtstruktur hergestellt. Jede der Schichtstrukturen wurde auf 1020°C erhitzt. Nachdem diese Temperatur erreicht war, wurde über den Kolben 10 auf die obere Platte ein Druck von 70×10³ hPa (1000 psi), 42×10³ hPa (600 psi), 21×10³ hPa (300 psi) bzw. 7×10³ hPa (100 psi) angelegt und für 30 Minuten aufrechterhalten. Bei jeder Probe wurden die zwei Platten aus dem rostfreien Stahl SS 316 durch die dünne Platte aus Superdux 65 mitein­ ander verbunden. Ein Bild der Verbindungsgrenzfläche bei der Probe, auf die ein Druck von 21×10³ hPa (300 psi) ausgeübt wurde, ist in Fig. 7a dargestellt. Wie in Fig. 7a gezeigt, befanden sich an der Verbindungsgrenzfläche keine Hohlräume.In this example, two workpiece plates made of the stainless steel SS 316 (non-superplastic alloy) were connected to one another using the method according to the invention. The surfaces of the two plates to be connected to one another were first ground with SiC paper of fineness 80 and then polished with aluminum oxide powder of 0.3 μm. The two plates were then placed in the device shown in FIG. A thin plate made of the stainless, superplastic duplex steel Superdux 65 (superplastic alloy) with a thickness of 1 mm was embedded between the two workpiece plates to be connected. Four samples with this layer structure were produced. Each of the layer structures was heated to 1020 ° C. After this temperature was reached, the top plate was pressurized by piston 10 to 70 x 103 hPa (1000 psi), 42 x 103 hPa (600 psi), 21 x 103 hPa (300 psi) and 7 x 103 hPa, respectively (100 psi) and held for 30 minutes. For each sample, the two plates made of SS 316 stainless steel were connected to one another by the thin plate made of Superdux 65. An image of the bond interface for the sample subjected to a pressure of 21 x 103 hPa (300 psi) is shown in Figure 7a. As shown in Figure 7a, there were no voids at the bond interface.

Beispiel 5Example 5

Dieselben Abläufe und Materialien wie beim Beispiel 4 wurden mit der Ausnahme verwendet, daß die Oberflächen der zwei zu verbindenden Platten aus dem rostfreien Stahl SS 316 nur mit SiC-Papier der Feinheit 80 geschliffen wurden. Die zu ver­ bindenden Oberflächen wurden nicht poliert. Ein Bild der sich ergebenden Verbindungsgrenzfläche für eine Probe, bei der ein Druck von 21×10³ hPa (300 psi) ausgeübt wurde, ist in Fig. 7b dargestellt. Wie in Fig. 7b gezeigt, ist selbst ohne Polieren mit Aluminiumoxidpulver die Verbindungsgrenz­ fläche annehmbar. The same procedures and materials were used as in Example 4, with the exception that the surfaces of the two SS 316 stainless steel plates to be joined were ground only with 80 gauge SiC paper. The surfaces to be connected were not polished. An image of the resulting bond interface for a sample subjected to a pressure of 21 x 103 hPa (300 psi) is shown in Figure 7b. As shown in Fig. 7b, even without polishing with alumina powder, the joint interface is acceptable.

Vergleichsbeispiel 5Comparative example 5

Bei diesem Vergleichsbeispiel wurden zwei Werkstücke aus dem rostfreien Stahl SS 316 (nicht superplastische Legierung) unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens miteinander verbunden. Es wurden vier Proben hergestellt. Bei jeder Pro­ be wurden die Oberflächen der zwei miteinander zu verbinden­ den Platten zunächst mit SiC-Papier der Feinheit 80 ge­ schliffen und dann mit Aluminiumoxidpulver von 0,3 µm po­ liert. Danach wurden die zwei Platten in die in Fig. 1 dar­ gestellte Vorrichtung gegeben und auf 1020°C erhitzt. Nach­ dem diese Temperatur erreicht war, wurde über den Kolben 10 auf die obere Platte ein Druck von 70×10³ hPa (1000 psi), 42×10³ hPa (600 psi), 21×10³ hPa (300 psi) bzw. 7×10³ hPa (100 psi) angelegt und für 30 Minuten aufrechterhalten. Die zwei Platten wurden dadurch miteinander verbunden. Bil­ der der Grenzflächen der Proben, auf die ein Druck von 21× 10³ hPa (300 psi) bzw. 70×10³ hPa (1000 psi) ausgeübt wurde, sind in in Fig. 8a bzw. Fig. 8b dargestellt. Wie in Fig. 8a gezeigt, befanden sich an der Verbindungsgrenzfläche Hohlräume, was anzeigt, daß die Verbindung nicht annehmbar ist. Wie in Fig. 8b dargestellt, sind dort keine Hohlräume zu beobachten, jedoch ist die Verbindungsgrenzfläche nach wie vor zu erkennen.In this comparative example, two workpieces made of SS 316 stainless steel (non-superplastic alloy) were joined together using a conventional method. Four samples were made. For each sample, the surfaces of the two plates to be joined were first sanded with 80 gauge SiC paper and then polished with 0.3 µm aluminum oxide powder. Thereafter, the two plates were placed in the device shown in FIG. 1 and heated to 1020 ° C. After this temperature was reached, the top plate was pressurized by piston 10 to 70 x 103 hPa (1000 psi), 42 x 103 hPa (600 psi), 21 x 103 hPa (300 psi) and 7 x 103, respectively hPa (100 psi) applied and held for 30 minutes. The two plates were thereby connected to one another. Bil of the boundary surfaces of the samples to which a pressure of 21 × 10³ kPa (300 psi) or 70 x 10³ hPa was applied (1000 psi), 8a and FIG. 8b are shown in in Fig.. As shown in Figure 8a, there were voids at the bond interface, indicating that the bond is unacceptable. As shown in FIG. 8b, no cavities can be observed there, but the connection interface can still be seen.

Vergleichsbeispiel 6Comparative example 6

Es wurden dieselben Abläufe und Materialien wie beim Ver­ gleichsbeispiel 5 mit der Ausnahme verwendet, daß die Ober­ flächen der zwei zu verbindenden Platten jeder Probe nur mit SiC-Papier der Feinheit 80 geschliffen wurde. Ein Bild der sich ergebenden Verbindungsgrenzfläche ist für die Probe, auf die ein Druck von 70×10³ hPa (1000 psi) ausgeübt wur­ de, in Fig. 8c dargestellt. Es ist erkennbar, daß die Ver­ bindungsgrenzfläche Hohlräume aufweist und daher nicht an­ nehmbar ist.The same procedures and materials were used as in Comparative Example 5, with the exception that the upper surfaces of the two plates to be joined in each sample were only sanded with 80 gauge SiC paper. An image of the resulting bond interface is shown in Figure 8c for the sample pressurized to 70 x 103 hPa (1000 psi). It can be seen that the bonding interface has voids and is therefore not acceptable.

Die Zugeigenschaften der durch Diffusionsbonden verbundenen Platten aus dem rostfreien Stahl SS-316 wurden für die vor­ stehend genannten Beispiele und Vergleichsbeispiele gemessen und sie sind in der folgenden Tabelle 2 aufgelistet.The tensile properties of the bonded by diffusion bonding Plates made from the stainless steel SS-316 were used for the above Examples and comparative examples mentioned above were measured and they are listed in Table 2 below.

Tabelle 2 Table 2

Einige Verfahrensbedingungen zum Ausführen des erfindungs­ gemäßen Verfahrens zum Verbinden zweier Werkstücke durch Diffusionsbonden sind in der folgenden Tabelle 3 zusammen­ gefaßt.Some process conditions for carrying out the fiction according to the method for connecting two workpieces Diffusion bonds are summarized in Table 3 below collected.

Tabelle 3 Table 3

Claims (20)

1. Verfahren zum Herstellen einer Diffusionsverbindung zwischen einem ersten Werkstück und einem zweiten Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte um­ faßt, um ein Arbeiten bei niedrigem Druck zu ermöglichen:
  • (a) Einbetten einer Platte (3) aus superplastischem Material zwischen das erste Werkstücke (1) und das zweite Werkstück (2), wobei sich das superplastische Material zum Herstellen einer Diffusionsverbindung zum ersten Werkstück und zum zweiten Werkstück eignet;
  • (b) Erhitzen der Platte aus superplastischem Material und der beiden Werkstücke auf eine Temperatur, die dazu aus­ reicht, eine Diffusionsverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Werkstück zu erzielen;
  • (c) Anwenden von Druck rechtwinklig zur Oberfläche der Plat­ te aus superplastischem Material und
  • (d) Aufrechterhalten des Drucks und der Temperatur für eine Zeit, die dazu ausreicht, eine Diffusionsverbindung der Platte aus superplastischem Material zum ersten Werkstück und zum zweiten Werkstück zu erzielen.
1. A method for producing a diffusion connection between a first workpiece and a second workpiece, characterized in that it comprises the following steps to enable working at low pressure:
  • (a) embedding a plate ( 3 ) of superplastic material between the first work piece ( 1 ) and the second work piece ( 2 ), the superplastic material being suitable for producing a diffusion bond to the first work piece and to the second work piece;
  • (b) heating the plate of superplastic material and the two workpieces to a temperature sufficient to create a diffusion bond between the first and second workpiece;
  • (c) applying pressure perpendicular to the surface of the plate of superplastic material and
  • (d) maintaining the pressure and temperature for a time sufficient to diffuse the plate of superplastic material to the first workpiece and the second workpiece.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck zwischen 7×10³ hPa (100 psi) und 21×10³ hPa (300 psi) liegt.2. The method according to claim 1, characterized in that the pressure between 7 x 10³ hPa (100 psi) and 21 x 10³ hPa (300 psi). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das superplastische Material im Schritt (b) auf eine Absoluttemperatur erhitzt wird, die höher ist als die halbe Schmelztemperatur des Materials des ersten und zweiten Werkstücks.3. The method according to claim 1 or claim 2, characterized characterized in that the superplastic material in the crotch (b) is heated to an absolute temperature which is higher than half the melting temperature of the material of the first and second workpiece. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zeit 10 Minuten bis 120 Minu­ ten beträgt. 4. The method according to any one of the preceding claims, there characterized in that the time is 10 minutes to 120 minutes ten is. 5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die zwei Werkstücke aus einer Titanlegierung bestehen, die Temperatur zwischen 800°C und 930°C liegt und die Zeit 30 Minuten bis 60 Minuten beträgt.5. The method according to any one of the preceding claims, there characterized in that the two workpieces from one Titanium alloy are made up of between 800 ° C and temperature 930 ° C and the time is 30 minutes to 60 minutes. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Platte aus superplastischem Material eine Dicke zwischen 0,5 mm und 3 mm hat.6. The method according to any one of the preceding claims, there characterized in that the plate is made of superplastic Material has a thickness between 0.5 mm and 3 mm. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Werkstücke aus SP-Ti64 bestehen.7. The method according to claim 5, characterized in that the two workpieces are made of SP-Ti64. 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Werkstücke aus SP-Ti662 bestehen.8. The method according to claim 5, characterized in that the two workpieces are made of SP-Ti662. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkstücke aus einer Eisen­ legierung bestehen und die Zeit 60 Minuten bis 120 Minuten beträgt.9. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the two workpieces are made of one iron alloy and the time 60 minutes to 120 minutes amounts to. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das superplastische Material Superdux 65 ist und die Tempe­ ratur zwischen 900°C und 975°C liegt.10. The method according to claim 8, characterized in that the superplastic material is Superdux 65 and the tempe temperature is between 900 ° C and 975 ° C. 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das superplastische Material UHCS ist und die Temperatur zwischen 600°C und 650°C liegt.11. The method according to claim 8, characterized in that the superplastic material is UHCS and the temperature is between 600 ° C and 650 ° C. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkstücke aus einer Legie­ rung auf Nickelbasis bestehen, die Platte aus superplasti­ schem Material aus SP-Inconel 718 besteht, die Temperatur zwischen 850°C und 975°C liegt und die Zeit zwischen 90 Mi­ nuten und 120 Minuten liegt. 12. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the two workpieces are made of one alloy They are nickel-based, the plate is made of superplastic Shem material consists of SP-Inconel 718, the temperature between 850 ° C and 975 ° C and the time between 90 Wed utes and 120 minutes lies. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkstücke aus einer Legie­ rung auf Kobaltbasis bestehen, die Platte aus superplasti­ schem Material aus Co10Al besteht, die Temperatur zwischen 1000°C und 2000°C liegt und die Zeit zwischen 90 Minuten und 120 Minuten liegt.13. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the two workpieces are made of one alloy tion based on cobalt, the plate made of superplastic Shem material consists of Co10Al, the temperature between 1000 ° C and 2000 ° C and the time between 90 minutes and 120 minutes. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkstücke aus einer Legie­ rung auf Zirkoniumbasis bestehen, die Platte aus superpla­ stischem Material aus Zr2,5Nb besteht, die Temperatur zwi­ schen 800°C und 1000°C liegt und die Zeit zwischen 90 Minu­ ten und 120 Minuten liegt.14. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the two workpieces are made of one alloy tion based on zirconium, the plate made of superpla elastic material consists of Zr2.5Nb, the temperature between between 800 ° C and 1000 ° C and the time between 90 minutes ten and 120 minutes. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkstücke aus einer Legie­ rung auf Kupferbasis bestehen, die Platte aus superplasti­ schem Material aus IN836 besteht, die Temperatur zwischen 500°C und 600°C liegt und die Zeit zwischen 60 Minuten und 120 Minuten liegt.15. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the two workpieces are made of one alloy tion based on copper, the plate from superplasti Shem material consists of IN836, the temperature between 500 ° C and 600 ° C and the time between 60 minutes and 120 minutes. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkstücke aus einer Legie­ rung auf Oxidkeramikbasis bestehen, das superplastische Material aus SP-Ti64 besteht, die Temperatur zwischen 900°C und 930°C liegt und die Zeit zwischen 90 Minuten und 120 Minuten liegt.16. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the two workpieces are made of one alloy tion based on oxide ceramics, the superplastic Material is made of SP-Ti64, the temperature between 900 ° C and 930 ° C and the time between 90 minutes and 120 Minutes. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkstücke aus einem nicht­ oxidischen Keramikmaterial bestehen, das superplastische Material aus Zr-2,5Nb besteht, die Temperatur zwischen 900°C und 1000°C liegt und die Zeit zwischen 90 Minuten und 120 Minuten liegt. 17. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized marked that the two workpieces from one not oxide ceramic material, the superplastic Material consists of Zr-2.5Nb, the temperature between 900 ° C and 1000 ° C and the time between 90 minutes and 120 Minutes. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkstücke aus einer Alumi­ niumlegierung bestehen, die Temperatur zwischen 450°C und 530°C liegt und die Zeit 10 bis 30 Minuten beträgt.18. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the two workpieces are made of an aluminum nium alloy, the temperature between 450 ° C and 530 ° C and the time is 10 to 30 minutes. 19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das superplastische Material aus 7475AlZnMg besteht.19. The method according to claim 18, characterized in that the superplastic material consists of 7475AlZnMg. 20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das superplastische Material aus 8090AlLi besteht.20. The method according to claim 18, characterized in that the superplastic material consists of 8090AlLi.
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