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Mar 02, 2024

이종 금속 접합을 위한 확산 접합

항공우주 분야에서 금속 확산 접합은 두 개의 유사한 금속이 우수한 구조적 완전성을 요구할 때 고순도 인터페이스를 달성하기 위한 필수적인 접합 방법입니다. 이 과정에는 신청이 포함됩니다.

항공우주 분야에서 금속 확산 접합은 두 개의 유사한 금속이 우수한 구조적 완전성을 요구할 때 고순도 인터페이스를 달성하기 위한 필수적인 접합 방법입니다. 이 공정에는 뜨거운 프레스에서 함께 결합된 금속에 고온과 압력을 가하여 단단한 금속 표면의 원자가 산재하고 결합되도록 하는 작업이 포함됩니다.

열간 프레스 확산 접합은 다양한 항공우주 응용 분야에 대한 재료 접합에서 일관되고 균일한 결과를 생성합니다. 마이크로미터 정확도의 정밀한 제어를 위한 소프트웨어 및 루프백 센서와 결합된 핫프레스 장비에 의해 유도된 가해진 압력은 부품 조립을 위해 수 평방 피트가 넘는 일정한 압력을 생성할 수 있습니다. 이로 인해 항공우주, 반도체, 에너지 산업의 설계 엔지니어들이 관심을 갖는 기술이 되었습니다.

높은 수준의 공정 제어를 통해 티타늄을 철-니켈 합금에, 티타늄 합금을 스테인리스강에, 심지어 일부 알루미늄을 다른 금속 응용 분야에 결합하기 위해 확산 접합이 상업적으로 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 또한 이 공정을 통해 연강, 공구강 및 금속 매트릭스 복합재와 같은 동일한 재료 그룹의 다양한 합금 간의 결합이 가능합니다.

확산 결합을 성공적으로 사용하려면 계면의 복잡성과 결합의 화학적, 열-기계적 특성에 미치는 영향에 대한 이해가 필요합니다. 그러나 산업용 용광로 및 PulsPlasma 질화 시스템의 글로벌 제조업체인 PVA TePla AG의 산업용 용광로 부문 수석 제품 및 영업 관리자인 Thomas Palamides에 따르면 업계에서는 용접 및 브레이징에 중점을 두기 때문에 확산 접합에 대한 공식 교육이 거의 이루어지지 않았습니다.

“다양한 금속의 유익한 특성을 결합하는 것이 확산 결합을 탐구하는 주된 이유입니다. 그러나 항공우주 제조업체가 [우리에게] 연락할 때 설계자들은 결합 균일성을 최적화하기 위한 최고의 부품 설계 방법에 익숙하지 않거나 재료에 대한 최상의 표면 마감에 익숙하지 않은 경우가 많습니다.”라고 Palamides는 말합니다.

이종 금속 조인트를 설계하는 것의 중요성은 종종 단일 합금이 제대로 작동하지 않을 수 있는 특정 환경 조건에 올바른 금속 표면을 노출시키려는 욕구에 있습니다. 또 다른 이유는 무게가 더 가벼운 재료 시스템을 도입하거나 이종 금속을 포장해야만 달성할 수 있는 수준의 내식성을 제공하기 위한 것입니다.

확산 접합은 이제 국방 무기용 열 관리 장치, 액체 연료 로켓 엔진, 육상 및 우주 감시용 밀리미터파 하이브리드 안테나 혼을 포함하여 항공우주 구조 하드웨어 또는 유체 및 가스 흐름 장치를 제작하는 데 실행 가능한 프로세스입니다.

편파된 전자 전파를 감지하기 위한 안테나의 기하학적 구조는 이 기술의 핵심이며, 확산 결합은 향상된 성능을 위해 더욱 복잡한 설계를 제공합니다.

또한 티타늄, 강철 및 구리 합금의 확산 결합을 통해 복잡한 구성의 항공우주 부품을 제작할 수 있습니다. 이 방법은 우주선의 자세 제어를 위한 고압 탱크, 구리 냉각 채널이 있는 연소실 및 경량 구조 패널을 포함하여 거의 그물 모양의 항공우주 부품을 만들기 위한 블로우 성형에 성공적으로 사용될 수 있습니다.

또한 확산 접합은 형상적응 냉각이나 가공된 채널/마이크로채널 구조를 포함하는 판금 층 접합에 엄청난 잠재력을 갖고 있습니다. 채널을 결합하면 냉각 또는 열 방출을 제공할 수 있습니다. MOV(냉각로) 확산 접합 프레스에서 층을 최대 600mm의 스택 높이까지 접합할 수 있으며 모재와 동일한 강도를 유지합니다.

형상적응 냉각과 관련된 또 다른 응용 분야는 STAVAX와 같은 스테인리스강과 저합금 공구강의 2층 설계로 제작된 플라스틱 사출 금형입니다.

이 주제에 대한 충분한 연구가 존재하지만 설계 엔지니어는 정보를 특정 부품의 실제 제조로 변환하는 것이 여전히 어렵다는 것을 알 수 있습니다. 이 경우 이전 응용 프로그램의 성공적인 처리 매개변수에 대한 광범위한 데이터베이스와 산업 규모 장비에 대한 액세스를 갖춘 전문가와 협력하는 것이 도움이 될 수 있습니다.