RU2149087C1 - Способ изготовления композиционного материала и промежуточная прокладка для его осуществления - Google Patents
Способ изготовления композиционного материала и промежуточная прокладка для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2149087C1 RU2149087C1 RU99105350A RU99105350A RU2149087C1 RU 2149087 C1 RU2149087 C1 RU 2149087C1 RU 99105350 A RU99105350 A RU 99105350A RU 99105350 A RU99105350 A RU 99105350A RU 2149087 C1 RU2149087 C1 RU 2149087C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composite material
- plates
- intermediate gasket
- temperature
- pack
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Изобретение относится к композиционным материалам, в частности для изготовления различных конструкций теплообменников. Предложен способ изготовления композиционного материала, включающий установку между металлическими пластинами промежуточной прокладки, сборку пакета и диффузионное соединение пластин друг с другом через промежуточную прокладку посредством их нагрева и приложения к ним давления в течение определенного времени, при этом соединение пластин осуществляют при давлении от 0,2 МПа до Pσ0,2 при температуре соединения, не превышающей температуру разрушения пакета в течение времени образования связи в композиционном материале. Промежуточная прокладка содержит оксиды свинца, бора, цинка, меди, кремния, висмута, сурьмы и магния, при этом в нее дополнительно введены оксиды алюминия. Техническим результатом изобретения является повышение прочности композиционного материала при снижении его теплопроводимости. Приведены примеры соединения пластин из алюминиевого сплава АД1 и соединения пластин из меди М1. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к композиционным материалам, в частности, к способам их изготовления и к материалам прокладок для его изготовления. Композиционные материалы, полученные предлагаемым способом, предназначены для изготовления различных конструкций теплообменников.
Известен способ изготовления матричного теплообменника, включающий установку между металлическими пластинами промежуточной прокладки из легкоплавкого стекла и диффузионное соединение пластин друг с другом через эту промежуточную прокладку посредством их предварительного нагрева, давления и сварки (Патент RU N 2009031, кл. В 23 К 20/00, 1992).
Недостатком известного способа является то, что герметичность каналов теплообменника нарушается раньше, чем происходит падение его прочности при термоциклировании. Это связано с образованием в зоне соединения температурных напряжений предельной величины, вследствие неоднородности ее по составу.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ изготовления композиционного материала, включающий установку между металлическими пластинами промежуточной прокладки, сборку пакета и диффузионное соединение пластин друг с другом через промежуточную прокладку посредством их нагрева и приложения к ним давления в течение определенного времени (Патент RU N 2032511, кл. В 23 К 20/16, 1992).
В результате реализации этого способа изготавливают композиционный материал (алюминий - стекло) с различной теплопроводностью в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Именно за счет этого эффекта повышается тепловая эффективность теплообменных аппаратов, изготовленных из такого материала. Причем чем ниже теплопроводность композиционного материала, тем выше эффективность теплообменного аппарата.
Недостатком этого способа является невозможность создания композиционного материала с достаточной прочностью при высоких значениях давления, создаваемого в процессе диффузионного соединения. Это приводит к уменьшению слоя стекла между пластинами, а следовательно, к повышению эффективной теплопроводности материала и тем самым снижается эффективность теплообменников из него изготовленных.
Известен способ диффузионной сварки металлических пластин, в котором в качестве промежуточной прокладки используют прокладку, содержащую оксиды свинца, бора, цинка, меди, кремния, висмута, сурьмы и магния, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
PbO - 65,5 - 74,0
B2O3 - 10,0 - 14,5
ZnO - 5,0 - 10,0
CuO - 6,0- 10,0
SiО2 - 2,5 - 6,0
Sb2O3 - 0,5 - 3,0
Bi2O3 - 1,0 - 3,0
MgO - 0,5 - 1,0
Известная промежуточная прокладка является наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой (Патент RU N 2032511, кл. В 23 К 20/16, 1992).
PbO - 65,5 - 74,0
B2O3 - 10,0 - 14,5
ZnO - 5,0 - 10,0
CuO - 6,0- 10,0
SiО2 - 2,5 - 6,0
Sb2O3 - 0,5 - 3,0
Bi2O3 - 1,0 - 3,0
MgO - 0,5 - 1,0
Известная промежуточная прокладка является наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой (Патент RU N 2032511, кл. В 23 К 20/16, 1992).
В результате анализа состава материала промежуточной прокладки и проведения исследований зоны соединения КМ необходимо отметить, что этот состав не позволяет обеспечить прочное соединение композиционного материала, т.к. зона соединения материала (в данном случае алюминия) со стеклом неоднородна по структуре и по составу. В зоне соединения также образуются участки твердого раствора оксида алюминия в оксидах стекла, что приводит к расслаиванию композиционного материала.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности композиционного материала при снижении его теплопроводимости.
Технический результат в предлагаемом изобретении достигается созданием способа изготовления композиционного материала, включающего установку между металлическими пластинами промежуточной прокладки, сборку пакета и диффузионное соединение пластин друг с другом через промежуточную прокладку посредством их нагрева и приложения к ним давления в течение определенного времени, в котором согласно изобретению, соединение пластин осуществляют при давлении от 0,2 МПа до Pσ0,2 при температуре соединения, не превышающей температуру разрушения пакета в течение времени образования связи в композиционном материале.
Изобретение также характеризуется тем, что в промежуточную прокладку, содержащую оксиды свинца, бора, цинка, меди, кремния, висмута, сурьмы и магния, согласно изобретению, дополнительно введены оксиды алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
PbO - 65,5 - 74,0
B2O3 - 10,0 - 14,5
ZnO - 5,0 - 10,0
CuO - 5,0 - 12,0
SiO2 - 1,0 - 5,0
Sb2O3 - 1,0 - 5,0
Al2O3 - 1,0 - 5,0
Bi2O3 - 1,0 - 3,0
MgO - 0,5 - 1,0
Предлагаемый состав материала промежуточной прокладки позволяет уменьшить возникновение расслаивающих трещин в композиционном материале. Это обусловлено тем, что решающее влияние на прочность материала оказывает образование дисперсий меди, так как дисперсии меди тормозят распространение трещины в контактной зоне
Образование атомов меди происходит по реакции Cu+e ---> Cu. Необходимые для этой реакции электроны в зоне соединения поставляет чистый алюминий. Повышение степени разрушения оксидной пленки за счет увеличения давления в процессе диффузионного соединения композиционного материала приводит к увеличению количества выделившихся из стекла дисперсий меди.
PbO - 65,5 - 74,0
B2O3 - 10,0 - 14,5
ZnO - 5,0 - 10,0
CuO - 5,0 - 12,0
SiO2 - 1,0 - 5,0
Sb2O3 - 1,0 - 5,0
Al2O3 - 1,0 - 5,0
Bi2O3 - 1,0 - 3,0
MgO - 0,5 - 1,0
Предлагаемый состав материала промежуточной прокладки позволяет уменьшить возникновение расслаивающих трещин в композиционном материале. Это обусловлено тем, что решающее влияние на прочность материала оказывает образование дисперсий меди, так как дисперсии меди тормозят распространение трещины в контактной зоне
Образование атомов меди происходит по реакции Cu+e ---> Cu. Необходимые для этой реакции электроны в зоне соединения поставляет чистый алюминий. Повышение степени разрушения оксидной пленки за счет увеличения давления в процессе диффузионного соединения композиционного материала приводит к увеличению количества выделившихся из стекла дисперсий меди.
Роль Sb2O3 в стекле также сводится к передаче ионам меди электронов, превращающих их в атомы, которые в процессе диффузионного соединения композиционного материала образуют дисперсии. Таким образом, увеличение содержания Sb2O3 в стекле позволит добиться повышение прочности композиционного материала при меньших сварочных давлениях, т.е. получить композиционный материал с меньшей теплопроводностью и достаточной прочностью.
По этой же причине увеличение содержания Sb2O3 позволяет также снизить нижний предел интервала варьирования CuO. Однако максимальное содержание оксида меди в стекле не должно превышать 12 мас.%, так как в противном случае имеет место кристаллизация стекла уже при его выработке.
При изменении интервала варьирования SiO2 исходили из соображений замены одного оксида стеклообразователя на другой - Al2O3.
Способ изготовления композиционного материала осуществляют следующим образом.
Пластины материала, например алюминия марки АД1, обезжиривают в ацетоне. Далее на пластины наносят равномерный слой (нанесение слоя может осуществляться методом электростатического напыления) промежуточной прокладки толщиной 10-15 мкм.
В качестве промежуточной прокладки используют материал, содержащий оксиды свинца, бора, цинка, меди, кремния, висмута, сурьмы, магния, алюминия, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
PbO - 65,5 - 74,0
B2O3 - 10,0 -14,5
ZnO - 5,0 - 10,0
CuO - 5,0 - 12,0
SiO2 - 1,0 - 5,0
Sb2O3 - 1,0 - 5,0
Al2О3 - 1,0 - 5,0
Bi2O3 - 1,0 - 3,0
MgO - 10,5 - 1,0
Собранный пакет помещают, например, в установку диффузионной сварки, прикладывают к нему давление, значение которого находится от 0,2 МПа до Pσ0,2, где Pσ0,2 - предел текучести материала пакета при температуре сварки.
PbO - 65,5 - 74,0
B2O3 - 10,0 -14,5
ZnO - 5,0 - 10,0
CuO - 5,0 - 12,0
SiO2 - 1,0 - 5,0
Sb2O3 - 1,0 - 5,0
Al2О3 - 1,0 - 5,0
Bi2O3 - 1,0 - 3,0
MgO - 10,5 - 1,0
Собранный пакет помещают, например, в установку диффузионной сварки, прикладывают к нему давление, значение которого находится от 0,2 МПа до Pσ0,2, где Pσ0,2 - предел текучести материала пакета при температуре сварки.
Параметры давления в предлагаемом способе выбраны следующим образом:
- давление менее 0,2 МПа не обеспечивает смачивание металлических пластин оксидным раствором по всей площади их прилегания;
- давление более предела текучести при температуре диффузионного соединения приведет к пластической деформации соединяемых пластин, что отрицательно повлияет на эффективность теплообменного аппарата, изготовленного из этого композиционного материала.
- давление менее 0,2 МПа не обеспечивает смачивание металлических пластин оксидным раствором по всей площади их прилегания;
- давление более предела текучести при температуре диффузионного соединения приведет к пластической деформации соединяемых пластин, что отрицательно повлияет на эффективность теплообменного аппарата, изготовленного из этого композиционного материала.
Соединение элементов композиционного материала осуществляют при температуре, не превышающей температуры разупрочнения пакета в течение времени образования связи в композиционном материале, например в течение 5 - 40 минут.
Температура диффузионного соединения не должна превышать температуру разупрочнения пакета, т. к. это приведет к деформации пластин, что снижает эффективность теплообменника.
Выбор времени ведения процесса диффузионного соединения определяют полнотой протекания процесса.
Если время ведения процесса больше необходимого, то процесс становится более энергоемким, т.е. не экономичным.
Если время будет менее необходимого, то не образуется соединения с достаточной прочностью.
Затем пакет охлаждают до комнатной температуры вместе с камерой.
Готовые образцы были подвергнуты механическим испытаниям на растяжение на разрывной машине FHZ - 100 со скоростью 1 мм/мин, а также измеряли теплопроводность композиционного материала (λ) на приборе ИТ- λ - 400.
Результаты испытаний композиционных материалов приведены в таблицах 1,2.
В таблице 1 - значения показателей для композиционного материала, полученных в результате использования прототипа и материала промежуточной прокладки - прототипа.
В таблице 2 - значения показателей испытаний для композиционного материала, полученного предлагаемым способом при использовании заявленной промежуточной прокладки.
Если в качестве материала металлических пластин в композиционном материале использовать медь, например, М1, то предлагаемый способ изготовления композиционного материала позволяет снизить теплопроводность материала в 1,5 раза и повысить прочность в 1,6 раза.
Из вышеизложенного следует, что предлагаемый способ и промежуточная прокладка, используемая для его осуществления, обеспечивают повышение прочности композиционного материала при снижении его теплопроводности. Это позволяет создавать более эффективные и надежные конструкции теплообменных аппаратово
Claims (2)
1. Способ изготовления композиционного материала, включающий установку между металлическими пластинами промежуточной прокладки, сборку пакета и диффузионное соединение пластин друг с другом через промежуточную прокладку посредством их нагрева и приложения к ним давления в течение определенного времени, отличающийся тем, что соединение пластин осуществляют при давлении от 0,2 МПа до Pσ0,2 при температуре соединения, не превышающей температуру разрушения пакета в течение времени образования связи в композиционном материале.
2. Промежуточная прокладка, содержащая оксиды свинца, бора, цинка, меди, кремния, висмута, сурьмы и магния, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены оксиды алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
PbO - 65,5 - 74,0
B2O3 - 10,0 - 14,5
ZnO - 5,0 - 10,0
CuO - 5,0 - 12,0
SiO2 - 1,0 - 5,0
Sb2O3 - 1,0 - 5,0
Al2O3 - 1,0 - 5,0
Bi2O3 - 1,0 - 3,0
MgO - 0,5 - 1,0
PbO - 65,5 - 74,0
B2O3 - 10,0 - 14,5
ZnO - 5,0 - 10,0
CuO - 5,0 - 12,0
SiO2 - 1,0 - 5,0
Sb2O3 - 1,0 - 5,0
Al2O3 - 1,0 - 5,0
Bi2O3 - 1,0 - 3,0
MgO - 0,5 - 1,0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99105350A RU2149087C1 (ru) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | Способ изготовления композиционного материала и промежуточная прокладка для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99105350A RU2149087C1 (ru) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | Способ изготовления композиционного материала и промежуточная прокладка для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2149087C1 true RU2149087C1 (ru) | 2000-05-20 |
Family
ID=20217255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99105350A RU2149087C1 (ru) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | Способ изготовления композиционного материала и промежуточная прокладка для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2149087C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2643294C2 (ru) * | 2016-06-21 | 2018-01-31 | Анвар Юсуфович Боташев | Способ диффузионной сварки |
-
1999
- 1999-03-24 RU RU99105350A patent/RU2149087C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2643294C2 (ru) * | 2016-06-21 | 2018-01-31 | Анвар Юсуфович Боташев | Способ диффузионной сварки |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3595001B1 (en) | Substrate for power module having heat sink | |
EP2848354A1 (en) | Aluminum alloy brazing sheet | |
US4347089A (en) | Method for bonding silicon nitride | |
JPH10321921A (ja) | 熱電気変換モジュールおよびその製造方法 | |
CN106414884A (zh) | 具有金属外围边缘密封的真空绝缘玻璃(vig)单元和/或制备其的方法 | |
JP4350753B2 (ja) | ヒートシンク部材およびその製造方法 | |
RU2149087C1 (ru) | Способ изготовления композиционного материала и промежуточная прокладка для его осуществления | |
JP3554305B2 (ja) | ブレージングシートの製造方法並びに熱交換器の流路構造 | |
SE527509C2 (sv) | Lödd plattvärmeväxlare med plattor av i huvudsak rostfritt stål och förfarande för tillverkning av en sådan plattvärmeväxlare | |
CN1859997A (zh) | 对熔融连接材料的控制得到提高的使用可反应多层箔的连接方法 | |
RU99118314A (ru) | Способ производства секций теплообменника на основе алюминия | |
JPH0367988B2 (ru) | ||
JP2000091649A (ja) | 熱電素子、熱電変換モジュールコア、熱電変換モジュールおよびその製造方法 | |
US4872606A (en) | Sealed structure and production method thereof | |
US20120131882A1 (en) | Method for producing a laminated vacuum-tight connection between a glass pane and a metal frame, and laminated glass pane connection | |
JP3469811B2 (ja) | ライン型熱電変換モジュール | |
US4631099A (en) | Method for adhesion of oxide type ceramics with copper or alloy thereof | |
CN111302657B (zh) | 玻璃及不锈钢边框与金属钎焊隔离夹层真空保温玻璃板 | |
US8957327B2 (en) | Feed-through assembly | |
JPS61119878A (ja) | 断熱ガスケット | |
RU2032511C1 (ru) | Способ диффузионной сварки алюминиевых сплавов через промежуточную прокладку | |
CN1077554C (zh) | 玻璃-金属的铝丝热压封接工艺 | |
JPH0223498B2 (ru) | ||
CN113118661B (zh) | 一种预成型焊片及其制备方法 | |
JP4427379B2 (ja) | 気密封止用材およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150325 |