پیوند نفوذی

اتصال نفوذی یا جوشکاری نفوذی ( Diffusion Bonding یا Diffusion Welding ) یک روش جوشکاری حالت جامد است که در فلزکاری استفاده می شود و قابلیت اتصال فلزات هم جنس و غیر هم جنس را دارد، که در آن اتم های دو سطح جامد و فلزی در طول زمان خود را متلاشی می کنند. این اتفاق معمولاً در دمای بالا، یعنی تقریباً 50 - 75٪ دمای ذوب مطلق مواد انجام می شود. [ ۱] [ ۲] اتصال نفوذی معمولاً با اعمال فشار بالا در دمای بالا، به موادی که قرار است جوش داده شوند، انجام می شود. این روش در بیشتر زمان ها برای جوش دادن "ساندویچی" از لایه های متناوب فویل های نازک فلزی و سیم ها یا رشته های فلزی استفاده می شود. [ ۳] در حال حاضر، روش اتصال نفوذی به طور گسترده برای اتصال فلزهای دیرگداز در صنایع هوافضا [ ۱] و هسته ای استفاده می شود. [ نیازمند منبع]
اتصال نفوذی قرن ها قدمت دارد. این تکنیک در عملیاتی به نام "gold - filled" برای اتصال دهی طلا و مس به منظور استفاده در جواهرسازی، و بسیاری از صنایع دیگر کاربرد دارد. در این فرایند، با ضربات مکرر و بسیار، طلای جامد را به ورقه نازکی از طلا تبدیل می کنند. سپس این ورقه را بر روی ورقه ای از مس قرار داده و با اعمال فشار و حرارت ( به طور مثال با قرار دادن وزنه روی آن و در نهایت، با قرار دادن داخل کوره ) در فرآیندی به نام «جوشکاری با فشار داغ» یا HPW، اتصال حاصل می گردد. روش های مدرن این فرایند توسط دانشمند شوروی N. F. Kazakov در سال ۱۹۵۳ مطرح شد. [ ۴]
اتصال نفودی بدون عملیات ذوب و بدون فلز ذوب شونده و پرکننده انجام می شود، بنابراین هیچ وزنی به ترکیب دو فلز اضافه نمی شود، و به همین علت این اتصال تمایل به نشان دادن مقاومت فلزات پایه و همچنین مقاومت گرمایی آن ها را دارد. این مواد تحمل بسیار ناچیزی در برابر تغییر شکل دارند. در این فرایند تنش پسماند بسیار کمی ایجاد شده، و هیچ گونه آلودگی در حین پروسه جوش وجود ندارد. از لحاظ تئوری، اتصال نفوذی می تواند بین دو سطح با هر ابعادی انجام گیرد، بدون اینکه زمان مورد نیاز برای انجام آن افزایش پیدا کند. با این حال، از نظر عملی، سطح به دلیل عدم تأمین فشار مورد نیاز و محدودیت های فیزیکی دیگر محدود می شود. پیوند نفوذی می تواند با فلزات مشابه و غیرمشابه، فلزات واکنش پذیر و نسوز یا قطعات با ضخامت های متفاوت انجام شود. با توجه به هزینه نسبتاً بالا این فرایند، اتصال نفودی اغلب برای کارهایی که جوشکاری آنها با وسایل دیگر دشوار یا غیرممکن است، استفاده می شود. به عنوان مثال می توان به موادی اشاره کرد که معمولاً از طریق همجوشی مایع به هم متصل نمی شوند، مانند زیرکونیوم و بریلیوم. یا مواد با نقطه ذوب بسیار بالا مانند تنگستن. یا لایه های متناوب از فلزات مختلف که باید در دماهای بالا استحکام خود را حفظ کنند، یا ساختار فویل های فلزی بسیار نازک و لانه زنبوری[ ۵] [ ۶] [ ۷] . آلیاژهای تیتانیوم اغلب به صورت پخشی پیوند می خورند، علیرغم اینکه لایه نازک اکسید می تواند در دمای بیش از ۸۵۰ درجه سانتیگراد حل شود و به دور از سطوح پیوند پخش شود.