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金屬鈑金新聞

玻璃與金屬焊接之二 擴(kuò)散現(xiàn)象

來源:激光商情2016-05-30 我要評(píng)論(0 )   

在2016年我們介紹了玻璃與金屬焊接首先應(yīng)滿足的一個(gè)前提條件是潤濕,所以我們給大家介紹了潤濕現(xiàn)象。今天我們則給大家介紹玻璃與焊接時(shí),由于玻璃和金屬是兩種不同的材...

       在2016年我們介紹了玻璃與金屬焊接首先應(yīng)滿足的一個(gè)前提條件是潤濕,所以我們給大家介紹了潤濕現(xiàn)象。今天我們則給大家介紹玻璃與焊接時(shí),由于玻璃和金屬是兩種不同的材料,要實(shí)現(xiàn)焊接,還需要滿足第二個(gè)條件,那就是擴(kuò)散。今天我們給大家介紹一下擴(kuò)散。

考慮到我們從事激光加工行業(yè)的人士,專業(yè)領(lǐng)域涉及到光、機(jī)、電、材料、物理、化學(xué)、計(jì)算機(jī)等,各個(gè)行業(yè)的人都有,我還是盡可能的以科普的形式給大家把這個(gè)概念給闡述一下。

 大家都知道,古詩詞是我國五千年?duì)N爛文化的精髓,先人在創(chuàng)作時(shí)巧妙地借用了許多物理知識(shí),使其作品大放異彩。我們還是同上次一樣,先看看我們的古詩中關(guān)于擴(kuò)散的描述。

          高駢·《山亭夏日 》

綠樹陰濃夏日長,樓臺(tái)倒影入池塘。

水晶簾動(dòng)微風(fēng)起,滿架薔薇一院香。

  “滿架薔薇一院香”意思是薔薇的香味飄得滿園都是,是因?yàn)橐磺形镔|(zhì)的分子都在做無規(guī)則運(yùn)動(dòng),所以香味飄得到處都是,滿架薔薇一院香,就是擴(kuò)散現(xiàn)象。

           宋·陸游·《村居書喜》

紅橋梅市曉山橫,白塔樊江春水生。

花氣襲人知驟暖,鵲聲穿樹喜新晴。

坊場酒賤貧猶醉,原野泥深老亦耕。

最喜先期官賦足,經(jīng)年無吏叩柴荊。
     
       “花氣襲人知驟暖,鵲聲穿樹喜新晴”,寫春晴天暖,鳥語花香的山村美景。從詩中可以分析:“花氣襲人” 是花朵分泌的芳香油分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)加快的結(jié)果,而溫度是影響分子運(yùn)動(dòng)的激烈程度,所以詩中蘊(yùn)含了:“擴(kuò)散和升高”的物理知識(shí)。因?yàn)闇囟仍礁?,分子的熱運(yùn)動(dòng)越激烈。所以當(dāng)花朵分泌芳香分了擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)加快時(shí)便預(yù)示著溫度升高天氣變暖。

       南宋.辛棄疾. 《西江月·夜行黃沙道中》
      明月別枝驚鵲,清風(fēng)半夜鳴蟬。稻花香里說豐年,聽取蛙聲一片。
     七八個(gè)星天外,兩三點(diǎn)雨山前。舊時(shí)茅店社林邊,路轉(zhuǎn)溪橋忽見。

  其中所描述的稻花香就是花香擴(kuò)散后被詩人的鼻子所聞道。

   王安石.《梅花》

墻角數(shù)枝梅,凌寒獨(dú)自開。

遙知不是雪,為何暗香來。

   這里描述的也是擴(kuò)散現(xiàn)象,是由于花香的分子的熱運(yùn)動(dòng)所引起的。物體內(nèi)的分子都在永不停息的作無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。這是氣體分子的擴(kuò)散現(xiàn)象。

郭沫若.《游武夷泛舟九曲》

九曲清流繞武夷,棹歌首唱自朱熹,

幽蘭生谷香生徑,方竹滿山綠滿溪。

  這里描述的是:“幽蘭生谷香生徑,方竹滿山綠滿溪”的意思是說:聞到深山中的花香,滿山的竹子倒影在小溪中,因此所包含的物理知識(shí)是:分子在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)和平面鏡成像.。當(dāng)然,我們此次僅關(guān)注擴(kuò)散現(xiàn)象(分子的熱運(yùn)動(dòng))。

  以上描述的都是古詩中關(guān)于擴(kuò)散現(xiàn)象的描述,這時(shí)大家對(duì)擴(kuò)散已經(jīng)有非常感性的認(rèn)識(shí)了。那么,擴(kuò)散現(xiàn)象是指物質(zhì)分子從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域轉(zhuǎn)移 直到均勻分布的現(xiàn)象,速率與物質(zhì)的濃度梯度成正比。擴(kuò)散是由于分子熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的質(zhì)量遷移現(xiàn)象,主要是由于密度差引起的。分子熱運(yùn)動(dòng)目前認(rèn)為在絕對(duì)零度以下不會(huì)發(fā)生。擴(kuò)散現(xiàn)象等大量事實(shí)表明,一切物質(zhì)的分子都在不停地做無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。

   擴(kuò)散是物質(zhì)中原子或分子的遷移現(xiàn)象,是物質(zhì)傳輸?shù)囊环N形式。相對(duì)于氣體和液體的擴(kuò)散現(xiàn)象易于被人觀察。事實(shí)上固態(tài)金屬中也存在著同樣的擴(kuò)散現(xiàn)象。在生產(chǎn)和使用過程中,有許多問題和擴(kuò)散有關(guān),例如金屬與合金的熔煉、結(jié)晶、焊接、偏析與均勻化、鋼及合金的各種熱處理,加熱過程中的氧化和脫碳,冷變形金屬的回復(fù)和再結(jié)晶。所謂“近朱者赤、近墨者黑”說的也是這個(gè)道理。這句話同時(shí)也是固態(tài)擴(kuò)散中的關(guān)于固態(tài)擴(kuò)散現(xiàn)象的描述。固態(tài)中的擴(kuò)散速率十分緩慢,不像氣體和液體中擴(kuò)散那樣易于觀察,卻真實(shí)存在著。金屬結(jié)晶時(shí)液態(tài)金屬原子向固態(tài)晶核的遷移再結(jié)晶,晶粒的長大、鋼的脫碳和滲碳以及金屬的焊接,都是固態(tài)金屬中擴(kuò)散的例子。而金屬與玻璃之間的焊接屬于焊接的范疇。要實(shí)現(xiàn)金屬與玻璃的焊接,就必須保證金屬與玻璃的原子之間實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散,這樣才能實(shí)現(xiàn)金屬與玻璃之間的冶金結(jié)合。那么金屬與玻璃絲兩種截然不同的原子結(jié)晶形態(tài),又是如何才能實(shí)現(xiàn)焊接的呢,我們在下一回中進(jìn)行介紹。

  焊接時(shí)材料擴(kuò)散的示意圖和實(shí)物圖

圖片1圖片2
 

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激光擴(kuò)散
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