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金属钣金新闻

玻璃与金属焊接之二 扩散现象

来源:激光商情2016-05-30 我要评论(0 )   

在2016年我们介绍了玻璃与金属焊接首先应满足的一个前提条件是润湿,所以我们给大家介绍了润湿现象。今天我们则给大家介绍玻璃与焊接时,由于玻璃和金属是两种不同的材...

       在2016年我们介绍了玻璃与金属焊接首先应满足的一个前提条件是润湿,所以我们给大家介绍了润湿现象。今天我们则给大家介绍玻璃与焊接时,由于玻璃和金属是两种不同的材料,要实现焊接,还需要满足第二个条件,那就是扩散。今天我们给大家介绍一下扩散。

考虑到我们从事激光加工行业的人士,专业领域涉及到光、机、电、材料、物理、化学、计算机等,各个行业的人都有,我还是尽可能的以科普的形式给大家把这个概念给阐述一下。

 大家都知道,古诗词是我国五千年灿烂文化的精髓,先人在创作时巧妙地借用了许多物理知识,使其作品大放异彩。我们还是同上次一样,先看看我们的古诗中关于扩散的描述。

          高骈·《山亭夏日 》

绿树阴浓夏日长,楼台倒影入池塘。

水晶帘动微风起,满架蔷薇一院香。

  “满架蔷薇一院香”意思是蔷薇的香味飘得满园都是,是因为一切物质的分子都在做无规则运动,所以香味飘得到处都是,满架蔷薇一院香,就是扩散现象。

           宋·陆游·《村居书喜》

红桥梅市晓山横,白塔樊江春水生。

花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴。

坊场酒贱贫犹醉,原野泥深老亦耕。

最喜先期官赋足,经年无吏叩柴荆。
     
       “花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴”,写春晴天暖,鸟语花香的山村美景。从诗中可以分析:“花气袭人” 是花朵分泌的芳香油分子做无规则运动加快的结果,而温度是影响分子运动的激烈程度,所以诗中蕴含了:“扩散和升高”的物理知识。因为温度越高,分子的热运动越激烈。所以当花朵分泌芳香分了扩散运动加快时便预示着温度升高天气变暖。

       南宋.辛弃疾. 《西江月·夜行黄沙道中》
      明月别枝惊鹊,清风半夜鸣蝉。稻花香里说丰年,听取蛙声一片。
     七八个星天外,两三点雨山前。旧时茅店社林边,路转溪桥忽见。

  其中所描述的稻花香就是花香扩散后被诗人的鼻子所闻道。

   王安石.《梅花》

墙角数枝梅,凌寒独自开。

遥知不是雪,为何暗香来。

   这里描述的也是扩散现象,是由于花香的分子的热运动所引起的。物体内的分子都在永不停息的作无规则的运动。这是气体分子的扩散现象。

郭沫若.《游武夷泛舟九曲》

九曲清流绕武夷,棹歌首唱自朱熹,

幽兰生谷香生径,方竹满山绿满溪。

  这里描述的是:“幽兰生谷香生径,方竹满山绿满溪”的意思是说:闻到深山中的花香,满山的竹子倒影在小溪中,因此所包含的物理知识是:分子在不停地做无规则的运动和平面镜成像.。当然,我们此次仅关注扩散现象(分子的热运动)。

  以上描述的都是古诗中关于扩散现象的描述,这时大家对扩散已经有非常感性的认识了。那么,扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移 直到均匀分布的现象,速率与物质的浓度梯度成正比。扩散是由于分子热运动而产生的质量迁移现象,主要是由于密度差引起的。分子热运动目前认为在绝对零度以下不会发生。扩散现象等大量事实表明,一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。

   扩散是物质中原子或分子的迁移现象,是物质传输的一种形式。相对于气体和液体的扩散现象易于被人观察。事实上固态金属中也存在着同样的扩散现象。在生产和使用过程中,有许多问题和扩散有关,例如金属与合金的熔炼、结晶、焊接、偏析与均匀化、钢及合金的各种热处理,加热过程中的氧化和脱碳,冷变形金属的回复和再结晶。所谓“近朱者赤、近墨者黑”说的也是这个道理。这句话同时也是固态扩散中的关于固态扩散现象的描述。固态中的扩散速率十分缓慢,不像气体和液体中扩散那样易于观察,却真实存在着。金属结晶时液态金属原子向固态晶核的迁移再结晶,晶粒的长大、钢的脱碳和渗碳以及金属的焊接,都是固态金属中扩散的例子。而金属与玻璃之间的焊接属于焊接的范畴。要实现金属与玻璃的焊接,就必须保证金属与玻璃的原子之间实现扩散,这样才能实现金属与玻璃之间的冶金结合。那么金属与玻璃丝两种截然不同的原子结晶形态,又是如何才能实现焊接的呢,我们在下一回中进行介绍。

  焊接时材料扩散的示意图和实物图

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