СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ Российский патент 1995 года по МПК B23K20/14 

Изобретение относится к соединению неметаллов с неметаллами, в частности к диффузионному соединению в газовой среде высокотемпературных сверхпроводников с высокотемпературными сверхпроводниками (ВТСП), и может найти применение в электронной, электротехнической промышленностях, в вычислительной, измерительной технике и медицине.

В изобретении решается задача соединения двух образцов из YBa₂Cu₃O_7-δ между собой. Керамика состава YBa₂Cu₃O_7-δ представляет собой высокотемпературный сверхпроводящий материал, относящийся к классу сложных оксидов, в данном случае CuO-BaO-Y₂O₃.

Известен способ изготовления соединения между сверхпроводящими нитями в ванне металлического припоя.

Недостатком известного способа является низкая прочность соединения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ диффузионной сварки пакетов листов из никеля в среде СO.

Однако, как показали исследования, YBa₂Cu₃O_7-δ при нагревании с углекислым газом ниже 1073 К поверхность частиц покрывается слоем соединений, обладающих свойствами от полупроводников до диэлектриков, что приводит к деградации материала.

Заявляемый способ позволяет получить прочное соединение, сохраняющее сверхпроводящие свойства.

На качество соединения в значительной степени влияет газовая среда, в которой протекают реакции по формированию неразъемного соединения, поэтому для получения качественного соединения необходимо получить наиболее оптимальный состав газовой среды.

Известно, что поверхность YBa₂Cu₃O_7-δ не стабильна в кислородсодержащей атмосфере при температуре выше 423 К, имеется тенденция к разложению после длительной экспозиции даже при комнатной температуре. Любая обработка в области от 573 до 773 К, которая используется для насыщения кислородом образца и получения максимальной температуры сверхпроводящего перехода (Тс), должна быть минимальна во времени.

Для решения этой задачи была разработана принципиальная схема установки.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Свариваемые детали перед сваркой обезжиривают, помещают в вакуумную камеру. Для тщательного регулирования состава газовой среды используется специальный газоввод.

Камеру заполняли озонокислородной смесью при следующем соотношении ингредиентов, мас. озон 1-10 кислород 90-99 Нагрев осуществляли радиационным способом. Температура нагрева 973 К, давление нагружения на детали 10 МПа, время сварки 30 мин.

Более детально способ очевиден из нижеследующих примеров.

П р и м е р 1. Сварка двух образцов из высокотемпературных сверхпроводящих материалов YBa₂Cu₃O_7-δ между собой. Образцы обезжиривали, помещали в вакуумную камеру. В камере создавали вакуум 1 ˙ 10^-5 мм рт.ст. Затем в камеру подавали озоносодержащую смесь в следующем соотношении, мас. озон 1; кислород 99. Образцы нагревались до 973 К, давление 10 МПа.

После сварки образцы подвергали механическим испытаниям, определялись электрические свойства полученного соединения.

Результаты испытаний сведены в таблицу сравнительных данных.

П р и м е р 2. Осуществляли соединение тех же материалов аналогично примеру N 1, но со следующим составом газовой среды, мас. озон 5; кислород 95. Параметры сварки следующие: Т 973 К, давление 10 МПа, время сварки 30 мин, вакуум 1 ˙ 10^-5 мм рт.ст.

П р и м е р 3. Осуществляли соединение тех же материалов аналогично примеру 1, но сварку производили в газовой среде, содержащей 2 мас. озона и 98 мас. O₂. Сварку производили по следующим параметрам: Т 973 К, давление 10 МПа, время 30 мин, вакуум 1 ˙ 10^-5 мм рт.ст.

П р и м е р 4. Производили соединение двух образцов из YBa₂Cu₃O_7-δ аналогично примеру 1. Режимы сварки следующие: Т973 К, давление 10 МПа, время 30 мин, вакуум 1 ˙ 10 мм рт.ст. Состав газовой среды, мас. O₃ 8; O₂ 92.

Результаты испытаний образцов, сваренных по режимам, указанным в примерах 1-4, приведены в таблице.

Как видно из таблицы, образцы сваренные по предложенному способу, обладают механической прочностью и сохраняют сверхпроводящие свойства, но предпочтительным из-за более высокой критической температуры является сварка в газовой среде при следующих соотношениях ингредиентов, мас. O₃ 2-8; O₂ 92-98.

Использование: в элетронной, электротехнической промышленностях и медицине. Сущность изобретения: способ диффузионной сварки осуществляют следующим образом: свариваемые детали обезжиривают, помещают в вакуумную камеру, камеру заполняют озонокислородной смесью, при следующем соотношении ингредиентов, мас. озон 2-8; кислород 92-98. 1 табл.

СПОСОБ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ высокотемпературных сверхпроводящих материалов, при котором осуществляют подготовку свариваемых деталей, нагрев, изотермическую выдержку и сжатие в газовой среде, отличающийся тем, что в качестве газовой среды берут озонокислородную смесь при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Озон 2 8
Кислород 92 98