Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) запатентовали новый способ диффузионной сварки, позволяющий получить надежное соединение разнородных материалов с сохранением структуры и исходных характеристик соединяемых материалов, сообщает пресс-служба СФУ.

Диффузионная сварка — метод, при котором материалы свариваются под воздействием нагрева и давления в защищенной камере. Этот метод обеспечивает высокое качество сварного соединения, не требует дополнительной механической обработки свариваемых поверхностей и позволяет соединить детали из разнородных материалов самой разной толщины.

Часто при этом методе используется специальная прослойка, облегающая сваривание деталей, а в некоторых случаях использование промежуточного слоя является единственной возможностью для соединения разнородных материалов. В каждом практическом случае применение прослоек определяются свойствами всех соединяемых материалов, их чистотой, шероховатостью поверхности, составом, способом нанесения и толщиной прослойки, параметрами режима сварки.

Особенности материала и промежуточного слоя также определяют и появление контактных эффектов и отвечают за деформационные процессы на месте сварки. Ученые СФУ работали с прослойкой из суспензии ультрадисперсного порошка органической соли муравьино-кислого никеля (никеля формиат дигидрат) и связующего вещества поливинилбутираля. Существующий метод предполагает, что суспензию наносят на поверхности образца, и после подсушивания ее толщина должна составлять 1 мм. Но после нанесения прослойки в результате контакта в поверхностью начинались выделяться углекислый газ, водород и водяные пары. В итоге получить равномерную прослойку на поверхности образца было сложно, и соединение оказывалось непрочным.

Исследователи предложили воздействовать на прослойку ультразвуковыми колебаниями.

«Применение промежуточных прослоек позволяет снизить химическую неоднородность и термодинамическую нестабильность, исключить образование интерметаллидов (химических соединений металлов) в переходной зоне соединения, а также значительно уменьшить или исключить деформационное воздействие температуры на свариваемые материалы и детали. Прослойка представляет собой суспензию порошка никеля и связующего вещества — раствора поливинилбутираля. Для её приготовления смешивают в этиловом спирте в равных пропорциях ингредиенты и воздействуют на них ультразвуковыми колебаниями в течение 30–40 минут. Готовый состав наносят на свариваемые поверхности обеих деталей слоем в 1–2 мм и подсушивают. После этого можно приступать к сварке», — приводятся в сообщении пояснения руководителя исследования, доцента кафедры материаловедения и технологий обработки материалов, кандидата технических наук Галины Зеер.

Такая технология, по словам Галины Зеер, позволит получить надёжное соединение разнородных материалов с сохранением структуры и исходных характеристик материалов и повысить качество сварного соединения за счёт обеспечения равномерной толщины, плотности порошковой прослойки и снижения остаточной пористости. При этом способ не требует применения специального оборудования и экономически выгоден для производства изделий, полученных диффузионной сваркой, в частности для изготовления твердосплавного режущего инструмента.