منصة الرسائل والاطاريح: خواص وآلية ترابط السيراميك(الألومينا) / المعدن(النحاس)

الخلاصة

تكتسب عمليات ربط المواد المعدنية بالسيراميك أهمية متزايدة في استخدامات تكنولوجية متقدمة كالصناعات العسكرية وصناعات الفضاء والأجهزة الالكترونية الدقيقة ومجالات شتى عديدة. هذه الدراسة ربما تمثل تحدياً حقيقياً لصعوبات بالغة تكتنف عمليات الربط بين المعدن والسيراميك نظراً للتباين الحاد في الخواص بشكل عام ولعل هذه الدراسة هي الأولى في العراق لربط المعدن (النحاس %399.8) بالسيراميك( الومينا %99.8) بطريقة اللحام بالمونة الفعالة ظروفاً ومحددات. كلا المادتين على شكل مكعب ( 14ملم х 14ملم х ملم 10 )وتم اختيار مادة المونة الفعالة بنظامين : (نحاس- تيتانيوم) ، ( نحاس- تيتانيوم – كوبلت) وحضرت مادة الحشو على شكل عجينة. أجريت عمليات الربط في ظروف حماية بالغاز الخامل( الآركون) ، كما تمت دراسة تأثير محتوى العنصر الفعال(التيتانيوم)، درجة الحرارة والزمن على البنية المجهرية ونواتج التفاعل ومقاومة الربط. تم اختيار درجات حرارة الربط كالتالي : ( 950، 975 ، 1000، 1025، 1050) ºC وعند نسب مختلفة من التيتانيوم ( 60،50،40،30،20،10) wt% ولفترات زمنية(60،45،30،15،10 )دقيقة. أظهرت النتائج أن مقاومة الربط تعمد بشكل رئيسي على نسبة العنصر الفعال(التيتانيوم)ودرجة الحرارة التي أجريت فيها عملية الربط وزمن المكوث. في نظام (Cu-40wt%Ti) كانت أعلى قيمة لمقاومة الربط في حدود(MPa 28 ) إذ حدث الكسر جزئياً في الطبقة الملامسة لللألومينا.أما عند أصافة wt% Co 5 للسبيكة Cu-40wt%Ti وعند درجة حرارة Cº 1025 ولفترة مكوث 30 دقيقة كانت مقاومة الربط هي MPa )44.5 ) ،حيث حدث تحسنا بنسبة 57% , إذ كان الكسر كلياً في منطقة الألو مينا. إضافة الكوبلت أحدثت تغيرات أخرى شملت السمك أو طبيعة طبقة الربط وكانت أقصى مقاومة للربط عند سمكm μ 2.التغير في شكل وطبيعة وسمك طبقة الربط والمنطقة الانتشارية ( (Diffusion Zone أحدثت مايشبه تدرجاً في الطبقات بخواص مختلفة سببت انخفاضا في التباين لمعاملات التمدد الطولي مما قلل من الأجهادات الحرارية وأستقرارية الربط الكيمائي والميكانيكيMechanical Keying) ). أجريت اختبارات الأشعة السينية لتحديد نواتج التفاعل وهي كالآتي: أوكسيد التيتانيومTiO (أحادي الميل) ومركبات الربط Cu2Ti4O(مكعب) ،Co2Ti4O(مكعب)،وربما إليها والى منطقة الانتشار يعزى التدرج في معاملات التمدد الطولي وآلية الربط. أبدت النماذج مقاومة عالية للصدمة الحرارية من درجات حرارة عالية(700،600،500،400) Cº بما يؤشر وجود قابلية ربط قوية وغياباً لتأثير التباين في معاملات التمدد. تم بناء نموذج نظري بطريقة العناصر المحددة وتم تنفيذه باستخدام نظام التحليل ANSYS 5.4 للتنبؤ بالأجهادات المتخلفة خلال تبريد وصلة اللحام .