การเชื่อมประสานวัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์อะลูมิเนียม

(1) ลักษณะการเชื่อมประสานของวัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์อะลูมิเนียมส่วนใหญ่ประกอบด้วยการเสริมแรงด้วยอนุภาค (รวมถึงเส้นใย) และการเสริมแรงด้วยเส้นใย วัสดุที่ใช้ในการเสริมแรงส่วนใหญ่ได้แก่ B, CB, SiC เป็นต้น

เมื่อทำการเชื่อมประสานและให้ความร้อนกับวัสดุคอมโพสิตที่มีอะลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบหลัก อะลูมิเนียมในองค์ประกอบหลักจะทำปฏิกิริยากับวัสดุเสริมแรงได้ง่าย เช่น การแพร่กระจายอย่างรวดเร็วของซิลิคอนในโลหะตัวเติมไปยังโลหะพื้นฐาน และการก่อตัวของชั้นที่เปราะบาง เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้นระหว่างอะลูมิเนียมและวัสดุเสริมแรงมีความแตกต่างกันมาก การให้ความร้อนในการเชื่อมประสานที่ไม่เหมาะสมจะทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนที่บริเวณรอยต่อ ซึ่งอาจทำให้เกิดรอยแตกได้ง่าย นอกจากนี้ ความสามารถในการเปียกของโลหะตัวเติมและวัสดุเสริมแรงยังไม่ดี ดังนั้นพื้นผิวการเชื่อมประสานของวัสดุคอมโพสิตจึงต้องได้รับการปรับปรุง หรือควรใช้โลหะตัวเติมที่ผ่านการกระตุ้น และควรใช้การเชื่อมประสานในสุญญากาศให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

(2) วัสดุและกระบวนการบัดกรี วัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์อะลูมิเนียมเสริมแรงด้วยอนุภาค B หรือ SiC สามารถบัดกรีได้ และการเตรียมพื้นผิวก่อนการเชื่อมสามารถทำได้โดยการขัดด้วยกระดาษทราย การทำความสะอาดด้วยแปรงลวด การล้างด้วยด่าง หรือการชุบนิกเกิลแบบไม่ใช้ไฟฟ้า (ความหนาของการเคลือบ 0.05 มม.) โลหะตัวเติมคือ s-cd95ag, s-zn95al และ s-cd83zn ซึ่งให้ความร้อนด้วยเปลวไฟออกซิอะเซทิลีนอ่อน นอกจากนี้ ความแข็งแรงของรอยต่อสูงสามารถทำได้โดยการบัดกรีแบบขูดด้วยบัดกรี s-zn95al

การเชื่อมประสานด้วยสุญญากาศสามารถใช้สำหรับการเชื่อมต่อวัสดุคอมโพสิตอะลูมิเนียมเมทริกซ์ 6061 เสริมใยสั้น ก่อนการเชื่อมประสาน พื้นผิวจะต้องขัดด้วยกระดาษทรายเบอร์ 800 จากนั้นจึงทำการเชื่อมประสานในเตาอบหลังจากทำความสะอาดด้วยคลื่นอัลตราโซนิคในอะซิโตน โลหะตัวเติมสำหรับการเชื่อมประสานส่วนใหญ่จะเป็น Al Si เพื่อป้องกันการแพร่ของ Si เข้าไปในโลหะฐาน สามารถเคลือบชั้นกั้นด้วยฟอยล์อะลูมิเนียมบริสุทธิ์บนพื้นผิวการเชื่อมประสานของวัสดุคอมโพสิต หรือเลือกใช้โลหะตัวเติมสำหรับการเชื่อมประสาน b-al64simgbi (11.65i-15mg-0.5bi) ที่มีความแข็งแรงในการเชื่อมประสานต่ำกว่าก็ได้ ช่วงอุณหภูมิหลอมเหลวของโลหะตัวเติมสำหรับการเชื่อมประสานคือ 554 ~ 572 ℃ อุณหภูมิการเชื่อมประสานสามารถอยู่ที่ 580 ~ 590 ℃ เวลาในการเชื่อมประสานคือ 5 นาที และความแข็งแรงเฉือนของรอยต่อมากกว่า 80 MPa

สำหรับวัสดุคอมโพสิตเมทริกซ์อะลูมิเนียมเสริมแรงด้วยอนุภาคกราไฟต์ การเชื่อมประสานในเตาเผาบรรยากาศป้องกันเป็นวิธีการที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในปัจจุบัน เพื่อปรับปรุงความสามารถในการเปียก ควรใช้ตะกั่วบัดกรี Al Si ที่มีแมกนีเซียมเป็นส่วนประกอบ

เช่นเดียวกับการเชื่อมประสานอะลูมิเนียมในสุญญากาศ ความสามารถในการเปียกของวัสดุคอมโพสิตที่มีเมทริกซ์เป็นอะลูมิเนียมสามารถปรับปรุงได้อย่างมากโดยการนำไอแมกนีเซียมหรือการดูดซับไทเทเนียมเข้ามา และการเติมแมกนีเซียมในปริมาณที่เหมาะสม