
【机】 alumina-thermic welding process
aluminium; aluminum
【医】 Al; aluminium; aluminum
【经】 aluminium
ardent; caloric; craze; eager; fever; heat; hot; warm
【化】 heat
【医】 calor; cauma; febris; fever; fievre; heat; hyperthermia; hyperthermy
phlegmasia; phlegmonosis; pyreto-; pyro-; therm-; thermo-
【机】 welding process
铝热熔接法(Thermite Welding),又称铝热焊或放热焊接,是一种利用铝粉与金属氧化物(通常为氧化铁)发生剧烈放热反应产生高温熔融金属,实现金属部件永久性连接的焊接技术。其核心原理为铝热反应(Thermite Reaction),化学方程式如下:
$$ ce{2Al + Fe2O3 -> 2Fe + Al2O3 + text{大量热量}}
$$
该反应在特制坩埚内进行,温度可达2500°C以上,生成的熔融铁水注入待焊部位(如钢轨接头),冷却后形成高强度冶金结合。
无需外部能源
仅依赖铝热反应放热,适用于野外或电力不便场景的金属连接,如铁路钢轨焊接。
冶金结合强度高
熔融金属与母材形成分子级融合,接头导电性、耐腐蚀性与母材一致,被美国焊接学会(AWS)推荐用于接地系统关键连接。
应用领域
主要应用于铁路无缝钢轨焊接、电力接地网连接、大型钢结构现场拼接等。《焊接科学与工程》(剑桥大学出版社)指出其接头疲劳强度可达母材的90%以上。
工艺控制要点
需严格控制铝粉与氧化铁比例、预热温度及模具密封性。国际铁路联盟(UIC)标准规定钢轨焊接需采用专用铝热焊剂并符合EN 14730规范。
权威参考来源
铝热熔接法(也称铝热焊或放热焊接)是一种利用金属氧化物与铝的放热反应产生高温熔融金属,从而实现金属连接的焊接工艺。以下从多个角度详细解释该技术:
铝热熔接法的核心是铝热反应,即金属氧化物(如氧化铁)与铝粉在高温下发生剧烈氧化还原反应,生成氧化铝和金属单质,并释放大量热能。主要化学方程式为: $$ 3FeO + 2Al rightarrow 3Fe + Al_2O_3 quad Delta H = -834.9 text{kJ/mol} $$ $$ Fe_2O_3 + 2Al rightarrow 2Fe + Al_2O_3 quad Delta H = -829.9 text{kJ/mol} $$ 反应温度可达2500~3500℃,足以熔化金属形成焊接接头。
该技术由德国化学家H.戈德施密特于19世纪末发明,20世纪广泛应用于铁路建设,推动无缝线路的普及。
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