Investigation and use of thermo physicochemical mechanism of surface deoxidation using silane-doped argon in low vacuum brazing processes

低真空钎焊过程中硅烷掺杂氩表面脱氧的热物理化学机制的研究和应用

基本信息

项目摘要

The objective of the proposed project is the investigation and clarification of deoxidation mechanism of natural passivated steel surfaces in vacuum brazing processes, in order to understand and then optimize vacuum brazing of stainless steels. Firstly, analytical methods will be developed, which allow a surface-sensitive in situ analysis of metal surfaces during annealing of metal specimens using vacuum-furnace-like process conditions. The methods must tolerate variations of the heating conditions as well as a variation of the gas atmosphere concerning its composition and its pressure up to 1 mbar. Particularly the use of silane-doped Argon for realizing defined deoxidizing conditions is a major aspect of the investigations planned, since significant improvements for the brazing of stainless steels are expected from this gas mixture in a low vacuum process. The in situ investigations will be confirmed by vacuum brazing tests using similar process conditions. A vacuum furnace, which is equipped with a gassing system that allows for defined silane-argon-compositions up to 1 mbar within the furnace recipient, is used for tempering and brazing steel specimens with appropriate braze metals. From an analysis of the brazed specimen a correlation between the in situ investigations of surface deoxidation and the wetting behavior of brazes on the steel surfaces as function of the performed process conditions will be worked out. Furthermore the experimental data from in situ-measurements will be used to clarify the deoxidation mechanism and quantify the kinetics of the detected surface reactions. These data are the base for a physical model to be developed, which describes the thermodynamic and kinetic aspects of the observed surface reactions and shall allow for a prediction of optimal process conditions for vacuum brazing of particular difficult-to-braze stainless steels. This interdisciplinary research will be conducted by two institutes with particular focus on brazing technology and surface physics, namely the Institute of Materials Science of the Leibniz University Hannover and the Institute of Energy Research and Physical Technologies of the Technical University Clausthal. In addition the applicants are founder members of the Clausthal Center of Materials Engineering (CZM), which serves as managing institution for this interdisciplinary project.
拟议项目的目的是研究和阐明真空悬空过程中自然钝化钢表面的脱氧机制,以便理解并优化对不锈钢的真空吸尘器。首先,将开发分析方法,该方法允许使用真空 - 弗纳斯样工艺条件在金属样品退火过程中对金属表面进行表面敏感的原位分析。这些方法必须忍受加热条件的变化以及气体大气成分和压力的变化,其压力最高为1 mbar。特别是使用硅烷掺杂的氩气来实现定义的脱氧条件是计划进行的研究的主要方面,因为在低真空过程中,这种气体混合物预计将对不锈钢的悬挂质进行显着改善。原位调查将通过使用类似的过程条件进行真空悬挂测试来确认。装有冰川系统的真空炉允许在炉子接收器内定义的硅烷 - 阿贡分类,最多可达1 MBAR,用于调速和腌制的钢制标本,并带有适当的腌制金属。从对悬挂标本的分析中,将确定表面脱氧的原位研究与钢表面上铜的润湿行为之间的相关性,这是执行过程条件的功能。此外,来自原位测量的实验数据将用于阐明脱氧机制并量化检测到的表面反应的动力学。这些数据是要开发物理模型的基础,它描述了观察到的表面反应的热力学和动力学方面,并应允许预测最佳过程条件,以使真空悬挂特定的难以烤的不锈钢。这项跨学科的研究将由两家研究所进行,特别关注随型技术和表面物理学,即莱布尼兹大学汉诺威材料科学研究所以及科学大学技术大学能源研究与物理技术研究所。此外,申请人是克劳斯塔尔材料工程中心(CZM)的创始人,该中心是该跨学科项目的管理机构。

项目成果

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Mechanismen der Oberflächendesoxidation während des Vakuumlötens von Edelstählen
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  • DOI:
    10.21268/20160725-153045
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lienhard Wegewitz;Marcel Marschewski;Wolfgang Maus-Friedrichs;Ulrich Holländer;Kai Möhwald
  • 通讯作者:
    Kai Möhwald
Oberflächen-Desoxidationsmechanismen von Edelstählen bei Vakuumlötprozessen
真空钎焊过程中不锈钢表面脱氧机理
  • DOI:
    10.21268/20190318-8
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Cornelia Strauß;René Gustus;Wolfgang Maus-Friedrichs;Simon Schöler;Ulrich Holländer;Kai Möhwald
  • 通讯作者:
    Kai Möhwald
Influence of atmosphere during vacuum heat treatment of stainless steels AISI 304 and 446
AISI 304 和 446 不锈钢真空热处理过程中气氛的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jmatprotec.2018.08.038
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Cornelia Strauß;René Gustus;Wolfgang Maus-Friedrichs;Simon Schöler;Ulrich Holländer;Kai Möhwald
  • 通讯作者:
    Kai Möhwald
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