扩散连接原理
压焊方法及设备 第九章扩散连接
图９-３３ ＴｉＡｌ／４０Ｃｒ接头的金相照片(×７５０) ａ)Ｔ＝１１７３Ｋ，ｔ＝３０ｍｉｎ ｂ)Ｔ＝１３２３Ｋ，ｔ＝３０ｍｉｎ
图９-３０ 铝与不锈钢管热压扩散连接示意图 ａ)直径＜２０ｍｍ ｂ)直径＞２０ｍｍ ｃ)直径＞５０ｍｍ
１—不锈钢或钛合金 ２—铝合金 ３—夹具 ４—垫块
图９-３１ 铝加热温度与接头强度的关系 (不锈钢在空气加热到５７３Ｋ)
图９-３２ 连接温度对锡青铜／钢接头 强度的影响
２. ＴｉＡｌ与金属的扩散连接
１—１３２３Ｋ ２—１３６３Ｋ ３—１４０３Ｋ
图９-２９ 汽轮机动翼液相扩散连接过程示意图
９.３.３ 异种金属材料的扩散连接
１.常用异种金属的扩散连接 ２. ＴｉＡｌ与金属的扩散连接
１.常用异种金属的扩散连接
(１)连接工艺 在实际生产中，为了获得某些功能或减轻构件质量，经常需要 将不同的金属材料进行连接，由于异种材料在物理性能和化学性能方面存在 着很大差异，界面反应非常复杂，例如铝与不锈钢连接时，界面生成了Ｆｅ Ａｌ、ＦｅＡｌ３和Ｆｅ２Ａｌ５等金属间化合物。 (２)铝与不锈钢的热压扩散连接 在航天器、制氧机设备中常常要求把铝合金 管与不锈钢管(或钛合金)连接在一起，常用的接头形式如图９-３０所示，图 中ｄ为管的内径，δ为钢管或钛管的壁厚，δＡｌ为铝合金的壁厚。 (３)铜与钢的扩散连接 飞机发动机的精密摩擦副、止动盘等构件要求将锡青 铜与钢连在一起，该类材料采用熔焊容易产生气孔，采用钎焊方法会降低接 头的抗腐蚀性能，因此，常常采用扩散连接。
3.扩散连接
用这种新的热加工方法可以制造钛合金 薄壁复杂结构件（飞机大型壁板、翼梁、舱 门、发动机叶片），并已经在航天、航空领 域得到应用，如波音747飞机上有70多个 钛合金结构件就是应用这种方法制造的。用 这种方法制成的结构件，与常规方法相比质 量小，刚度大，可减轻质量30％，降低成 本50％，提高加工效率20倍.
特点
无铸造组织，无熔焊缺陷；实现难焊材料的 连接；精度高，变形小；可进行大面积板及圆 柱的连接；采用中间层可减少残余应力。 无法进行连续式批量生产；时间长，成本高； 接合表面要求严格；投资大，工件尺寸受到限 制。 2014-2-16 2
扩散连接可以分为直接扩散连接和添加中间层的 扩散连接； 从是否产生液相角度又可分为固相扩散连接和液 相扩散连接； 从连接环境上，还可分为真空扩散连接和保护气 氛环境下的扩散连接。
扩 散 连 接
diffusion bonding
扩散连接特别适合异种金属材料、陶瓷、 金属间化合物、非晶态及单晶合金等新材料 的接合 广泛应用于航空、航天、仪表及电子等 国防部门，并逐步扩展到机械、化工及汽车 制造等领域
定义
相互接触的材料表面，在高温和压力的作用 下，被连接表面相互靠近，局部发生塑性变形， 原子间产生相互扩散，在界面形成了新的扩散 层，从而形成可靠连接的接头。
扩散连接一般在真空、不活性气体（Ar、 N2）或大气气氛环境下进行。一般来说， 真空扩散连接的接头强度高于在不活性气 体和空气中连接的接头强度。计算和实验 结果表明，真空室内的真空度在常用的规 范范围内（1.33～1.33×10-3Pa），就 足以保证连接表面达到一定的清洁度，从 而确保实现可靠连接。
5
(2)接触表面激活阶段 不同材料的原子在 高温下相互扩散，晶 界发生迁移及微小孔 洞消失，在界面形成 不连续的结合层。
1 扩散连接技术
B.接触表面的激活阶段 物理接触面积逐渐扩大，在接触界 面的某些点处形成活化中心，在这个 区域可以进行局部化学反应。接触界 面原子间的相互扩散，形成牢固的结 合层。 C.形成可靠接头阶段 体反应。在接触部分形成的结合层， 逐渐向体积方向发展，形成可靠的连 接接头。
1.1.2 液相扩散连接基本原理
液相扩散连接方法自20世纪50年 代以来，在弥散强化高温合金、纤维 增强复合材料、异种金属材料以及新 型材料的连接中得到了大量应用。该 方法也称瞬时液相扩散连接 （transient liquit phase）。
液相扩散连接大致可分为以下3个阶段： （1）液相的生成 （2）等温凝固过程 （3）成分均匀化
1.4、常用材料的扩散连接 钛合金扩散连接时，Ti表面的氧化膜在 高温下可以溶解在母材中，在5MPa的气压 下，可以溶解TiO2达30％，故氧化膜不妨 碍扩散连接的进行。在相同成分的钛及其 合金扩散连接的接头组织中没有原始界面 的痕迹。 钛合金应用最普遍的连接方法是超塑成 形扩散连接（SPF/DB）。钛合金原始晶粒 度对扩散连接质量也有影响。
镍基高温合金的热强性好、变形 阻力大，扩散连接时要实现可靠的物 理接触，必须提高连接温度或增大连 接压力（Ni 镍基高温合金表面含有Ti和Al的氧化 膜，而且Ni在高温下也容易生成NiO， 这些氧化膜性能都比较稳定，增加了 扩散连接的难度。
铜与钢的扩散连接 飞机发动机的精密摩 擦副、止动盘等构件要求将锡青铜与钢连 在一起，该类材料采用熔焊容易产生气孔， 采用钎焊方法会降低接头的抗腐蚀性能， 因此，常常采用扩散连接。 Al2O3 陶瓷与Al的扩散连接 在电子行业 中，需要将电子元器件的Al2O3 陶瓷基板 与Al散热器连在一起，由于Al2O3 陶瓷和 Al的熔点相差太大，因此采用共晶烧结Cu 工艺将Al2O3 陶瓷表面预金属化，然后进 行扩散连接。
扩散焊原理
扩散焊原理
扩散焊是一种常见的金属连接工艺，它通过在金属表面加热的同时施加一定的
压力，使两个金属表面原子间扩散，从而形成牢固的连接。
扩散焊原理的理解对于掌握扩散焊工艺至关重要。
首先，扩散焊原理基于金属原子的扩散运动。
在加热的过程中，金属表面的原
子会因为能量的增加而具有更大的运动能力，这使得原子之间的距离变得更远，从而促进了原子的扩散。
当两个金属表面接触并施加一定的压力时，这种扩散现象会更加显著，使得两个金属表面的原子开始相互渗透，最终形成了连接。
其次，扩散焊原理还受到温度和压力的影响。
通常情况下，较高的温度和较大
的压力会促进原子的扩散，从而形成更牢固的连接。
然而，温度和压力的选择需要根据具体的金属材料和焊接要求来确定，过高或过低的温度和压力都会对扩散焊的效果产生不利影响。
此外，扩散焊原理还与金属表面的清洁度有关。
在进行扩散焊之前，需要对金
属表面进行清洁处理，以去除氧化物、油污和其他杂质，以确保扩散焊的质量和效果。
否则，这些杂质会阻碍原子的扩散，导致焊接质量下降。
最后，扩散焊原理也受到金属材料的影响。
不同的金属材料具有不同的扩散速
率和扩散能力，这会影响扩散焊的工艺参数和焊接质量。
因此，在进行扩散焊时，需要根据具体的金属材料选择合适的工艺参数，以确保焊接质量。
总之，扩散焊原理是一种基于金属原子扩散运动的金属连接工艺，它受到温度、压力、金属表面清洁度和金属材料的影响。
只有深刻理解扩散焊原理，才能有效地掌握扩散焊工艺，并保证焊接质量。
超塑性成形与扩散连接技术
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汽车工业：用于生产轻量化、高强 度的汽车零部件，如车门、车顶等。
电子电器：用于生产小型化、轻量 化的电子元件和连接器，如电路板、 电缆等。
优点：可加工复杂形状零件， 提高材料利用率，降低生产 成本
缺点：需要精确控制温度和 压力，加工周期长，对设备 要求高
扩散连接技术是一种通过加热和压力 作用，使两个或多个材料表面相互接 触并发生原子间扩散，从而实现材料 连接的方法。
汽车工业：超塑性成形与扩散连接技术将应用于汽车轻量化制造，提高燃油效率和 降低排放。
医疗器械：超塑性成形与扩散连接技术将应用于医疗器械制造，如人工关节、血管等， 提高医疗设备的可靠性和使用寿命。
微电子封装：超塑性成形与扩散连接技术将应用于微电子封装领域，实现高效、高 可靠性的微型化封装。
挑战：提高成形精度和减小变形阻力 解决方案：优化材料选择和工艺参数 挑战：实现复杂形状和结构的成形 解决方案：采用先进的模具设计和制造技术
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智能化：通过引入人工智能、机器学 习等技术，实现超塑性成形与扩散连 接技术的智能化控制，提高生产效率 和产品质量。
绿色化：在环保意识日益增强的背景 下，超塑性成形与扩散连接技术将向 更加环保、绿色的方向发展，减少对 环境的负面影响。
航空航天领域：超塑性成形与扩散连接技术将进一步提高航空航天器的性能和可靠性。
提高产品质量和可靠性 降低生产成本和能耗 促进新产品的开发和上市 增强企业竞争力和市场地位
汇报人：XX
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应变速率敏感性：超塑性材料对应 变速率敏感，可以通过控制应变速 率来控制变形行为。
扩散连接：超塑性成形技术通常与扩 散连接技术结合使用，通过在高温和 压力下使材料表面相互扩散和连接， 实现整体结构的成形。
固相扩散连接的基本原理
固相扩散连接的基本原理
固相扩散连接是一种加热组件与基板之间直接焊接的技术，在此过程中，焊接材料通过固相扩散实现连接。
固相扩散连接的基本原理可以简单地概括为以下几点：
1. 固态扩散：所谓固态扩散，指的是在高温下，两种物质之间的原子能够自发地在固体中扩散，形成一个均匀的合金结构。
这种扩散是基于固体的原子运动和相互作用的，因此需要较高温度才能实现。
2. 制备焊料：在固相扩散连接中，需要使用一种包含了多种化学元素的焊料。
这种焊料在加热过程中会熔化，并与接合面上的金属发生反应，形成合金结构。
因此，焊料的选取和制备都是固相扩散连接过程中的关键步骤。
3. 加热焊接：在焊接过程中，需要将组件和基板先加热到足够高的温度，以使焊料能够熔化并扩散。
加热过程需要掌握恰当的时间和温度，以保证焊接质量。
4. 固相反应：在加热过程中，焊料中的化学元素会与基板上的金属发生固相反应，形成一个新的固态合金结构。
这个合金结构能够提供可靠的连接和导电性。
总的来说，固相扩散连接的基本原理是在高温下，利用焊料内的化学元素与基板金属发生固相反应，形成一个新的均匀的合金结构。
这种技术具有焊接强度高、稳定性好等优点，在电子、机械、光学等领域得到了广泛应用。
扩散连接
《压焊方法及设备》结课论文扩散连接的原理及应用000黑龙江工程学院2013年6月1日压力焊结课论文扩散连接的原理及应用姓名：000学号：********学科：材料科学与工程1院系：材料与化学工程任课老师：000日期：2013年6月1日摘要随着科技的发展，新材料在我们的生活中应用而生，就此我们遇到了一些同种经或异种材料的连接问题。
一些新材料如陶瓷、金属间化合物非晶态材料及单晶合金等的可焊性差，用传统焊接方法，很难实现可靠的连接。
在技术发展的同时，我们需要将一些用于特殊的高性能构件的制造的同种或异种材料连接到一起。
如异种金属材料、陶瓷、金属间化合物、非晶态及单晶合金、玻璃等性能差别较大的异种材料，连接这些材料时，用我们以往的传统焊接方法是难以实现的，现在不但要连接金属，而且要连接非金属，或金属与非金属等等。
因此，连接所涉及的范围远远超出传统焊接的概念。
为了适应这种要求，近年来作为固相连接的方法之一的扩散连接技术引起人们的重视，成为连接领域新的研究热点，正在快速发展。
本文主要将介绍扩散连接技术的原理及应用。
关键词：扩散连接、固相扩散、液相扩散、超塑性、中间层。
目录摘要 (1)目录 (2)第1章绪论 (3)1.1课题研究的背景及其意义 (3)第2章扩散连接 (4)2.1扩散连接及分类 (4)2.2扩散连接的原理 (4)2.2.1固态扩散连接 (4)2.2.2液态扩散连接 (5)2.2.3超塑成形扩散连接 (6)2.2.4扩散连接的工艺特点 (6)第3章扩散连接的实际应用 (7)结论 (7)参考文献 (8)第1章绪论1.1课题研究的背景及其意义扩散连接是近几年兴起的术语，可理解为扩散焊的拓展。
在人类社会发展的同时，新材料不断地出现并在我们的生活中得到了广泛的应用，那么就需要对各种新型材料进行加工，如连接。
但是，往往一些新型材料连接是相当困难的，用以往传统的连接技术（熔化焊）不能达到可靠地连接，在此基础上一种新的连接技术诞生了——扩散连接。
扩散焊原理问题回答
扩散焊原理
扩散焊是一种常用的金属连接方法，它利用高温下金属原子间的扩散作用，将两个金属材料永久性地连接在一起。
其原理可以概括为以下几个步骤：
1. 清洁表面：在进行扩散焊接之前，需要对要连接的金属材料表面进行彻底清洁。
这是因为任何污垢、氧化物或其他杂质都会影响焊接的强度和质量。
2. 加热：将要焊接的金属材料加热到足够高的温度。
这通常需要使用火炬或其他加热设备，并且需要根据不同类型的金属材料和要求来确定合适的加热温度。
3. 扩散：当金属材料被加热到足够高温度时，其原子开始扩散。
这意味着它们会从一个位置移动到另一个位置，并且会与相邻原子相互作用。
4. 形成合金：当两个金属材料被加热并且原子开始扩散时，它们最终会形成一个混合物或合金。
这是因为它们中的原子会相互作用，并且在高温下会形成一种新的材料。
5. 冷却：一旦合金形成，需要将其冷却到室温。
这通常需要使用冷却液或其他方法来控制冷却速度，以确保焊接的质量和强度。
总体来说，扩散焊是一种非常有效的金属连接方法。
它可以产生非常强大和持久的连接，并且可以用于许多不同类型的金属材料。
但是，它需要高温和精确控制，因此需要经验丰富的专业人士来操作。
扩散连接原理
图7一6 扩散连接初期表面粗 糙度的下降
图7-7 钢扩散连接接头拉伸断口 的徽观形貌
(T=800℃，t =4min，P=16MPa)
图7一7为Cu短时扩散连 接接多拉伸断口形貌，图中 黑 色区域为未实现连接的区域 ，白色带状区域为连接好的 区域拉伸时形成的韧窝。材 料不同时，上述特征也会发 生变化。图7-8为钛、铁、不 锈钢和铝短时扩散连接后的 断口形貌，可以看出Ti、Fe 和不锈钢与Cu的情况类似， 但A1的断口上未能观察到连 接区，表明Al较难连接。
为了加速连接过程、降低对连接表面加工精度的要求 ，防止连接异种材料时产主低熔点共晶液相和脆性中间金 属间化合物等不利的冶金反应，减少或消除因线膨胀差异 引起的残余应力，采取在被连接材料之间加人另一种材料 的方法，如图7一2(c)，(d)所示。这种方法称为加中间扩散 夹层的扩散连接。
7.1 .3 扩散连接的研究与应用
这些新方法，不仅大大拓宽了扩散连接的适用范国. 促进了本身的发展，而且还解决了弥散强化的高温合金
蜗轮叶片、超音速飞机中钦合金构件的连接问题，使钛 合金在宇航工业中的应用取得了重要突破，获得了重大的 经济效益。特别是近年来随着各种新型结构材料(如陶瓷、 复合材料、金属间化合物等)的迅猛发展，在国际上又掀 起了扩散连接研究与应用的又一个高潮。
由于扩散连接所具的上述优点，因此，在发展初期 就受到国内外科学家们的高度重视。在20世纪20一30 年代就成为了日臻成熟与完善的连接方法。在发达国家， 扩散连接在尖端科学技术部门起着十分重要的作用，且扩 散连接已发展为一种高生产率的、在众多企业中获得广泛 应用的连接技术。50年代研究成功的瞬间液相扩散连接 获得美国专利70年代又开发了超塑性成形一扩散连接。
(2)扩散、晶界迁移和孔洞消失 与第一阶段的变形机制相比，该阶段中扩散的作用
扩散焊接的原理
扩散焊接的原理
扩散焊接（Diffusion Welding）是一种特殊的无填料焊接方法，它在两件高熔点金属材料间形成连接，并利用其熔融温度差和原子扩散过程形成金属之间的连接。
扩散焊接可以将两件金属材料完全融合在一起，使用不需要填料、能够实现低温焊接的优势。
它的原理是利用两件接头表面的金属原子互相扩散，当接头内部的金属原子扩散足够多之后，就会出现金属之间的连接，使得两件金属材料完全融合在一起。
在扩散焊接的过程中，两件金属材料之间会先形成一层“溶解膜”，该膜由金属材料的原子构成，在膜中原子会发生交换，这也是原子扩散的过程。
当溶解膜形成之后，就会出现金属之间的连接，使得两件金属材料完全融合在一起。
在扩散焊接过程中，接头表面必须要有足够的贴合度，并且接头表面的原子密度要比金属内部的原子密度高，以促进原子的扩散。
此外，还需要预先调节接头表面的粗糙度，以促进金属之间的连接。
扩散焊接的优势在于可以在短时间内达到高强度的连接，而且不需要考虑填料的问题，具有较高的焊接效率。
另外，它还可以避免焊接表面的氧化反应，因此可以得到更高的焊接质量。
然而，扩散焊接也有其局限性，例如它只能在温度较低的情况下进行，另外，由于它的原子扩散过程，它只能用于金属材料之间，而不能用于金属和其他材料之间的连接。
总的来说，扩散焊接是一种特殊的无填料焊接方法，它利用其熔融温度差和原子扩散过程，可以将两件金属材料完全融合在一起。
它具有高强度、低温、高焊接效率、质量高等优点，但是它也有一定的局限性，例如只能用于金属材料之间，而不能用于金属和其他材料之间的连接。
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的结合，这些区域进一步通过连接表面微小凸
出部位的塑性变形、母材之间发生的原子相互 扩散得以不断扩大，当整个连接界面均形成金 属键结合时，也就最终完成了扩散连接过程。
扩散连接过程的三个阶段：
A. 物理接触阶段
高温下微观不平的表面在外加压力的作
用下，一些点首先达到塑性变形，持续加压
• 主要用于：异种金属材料、陶瓷、金属间
化合物、非晶态及单晶合金
• 应用领域：航空航天、仪表及电子、核工
业、能源、化工及机械制造
二.扩散焊的分类
一些扩散焊的实例：
铜和不锈钢
铝合金泵叶轮
铝合金和铜
钼锆合金
单晶硅和单晶硅扩散焊
不锈钢板和网
碳碳和铌合金
铝合金分层制造
三.扩散连接原理
1. 固相扩散连接原理
5.中间层材料的选择
• 中间层材料是熔点低（但不低于扩散焊接温度），塑 性较好的金属，如铜、镍、铝、银等，或者与母材成 分接近的含有少量易扩散的低熔点元素的合金。一般 厚度为几十微米，以箔片地形式夹在待焊表面或采用 电镀、真空蒸镀、等离子喷涂的方式直接涂敷在待焊 件的表面，镀层厚度可以只有几微米。
3.超塑成形扩散连接基本原理
• 材料超塑性通常是指在一定温度下，组织为等轴
细晶粒且晶粒尺寸小于3um，变形速率小于10ˉ3~
10ˉ5 时，拉伸变形率可达到100%~1500%。
• 从扩散焊连接理论可知，焊接界面的紧密接触和
界面孔洞的消除与材料的塑性变形、蠕变及扩散
过程关系 密切。材料超塑性的发现，使人们联想
3.可焊接其他焊接方法难以焊接的焊件和材料，如
弥散强化合金、活性金属、耐热合金、陶瓷和复合
材料等，特别适合于不同种类的金属、非金属及异
种材料的连接。
⒋作为一种高精密的连接方法，焊后焊件不变形，
可以实现机械加工后的精密装配连接。
缺点：
⒈焊件待焊表面的制备和装配要求较高。 ⒉焊接过程中焊接时间长，生产效率低。在某些情 况下还会产生一些晶粒过渡长大等现象。 ⒊无法进行连续式批量生产。 ⒋设备一次性投资较大，且连接工件的尺寸受到设 备的限制。
，接触面积逐渐扩大，最终达到整个面的可
靠接触，如图b所示。界面处未能达到紧密接
触的区域逐渐演变成界面孔洞。其中大部分
空洞能依靠扩散而逐渐消除，个别较大的孔 经过很长时间难以消除，形成连接缺陷。
B.接触表面的激活阶段
连接表面达到紧密接触后，由于变形引起的
晶格畸变、位错、空位等各种缺陷大量堆集，
界面区的能量显著增大，原子处于高度激活状
氧化物。
5）冷加工硬化层的去除。机加工产生的冷加工硬化
层常用化学侵蚀的方法清理。对于某些不希望产
生再结晶的金属有必要将该层去掉。
焊接表面清理后须对表面进行保护。 方法：保护性气氛或真空环境 表面处理的要求还受连接温度和压力的影响。 随着连接温度和压力的提高，表面的要求就越低 一般为了降低连接温度或压力，才需要制备较洁 净的表面。 一般来说，在连接温度下较硬的金属表面粗糙度 更为重要。
温度高于某一值后，温度再提高时，扩散焊接头
质量提高不多，有时反而有所下降。
• 对于许多金属和合金，扩散焊合适的加热温度一
般为0.6~0.8 Tm （℃）（Tm为母材熔点）。
出现液相的扩散焊，加热温度要比中间层材料熔
点稍高一点，等温凝固和均匀化扩散温度可略微低些。
2.压力
• 施加压力的主要作用是使结合面微观凸起的部分 产生塑性变形，达到紧密接触，同时促进界面区 的扩散，加速再结晶过程。 ① 压力过低：表层塑性变形不足，表面形成物理 接触的过程进行不彻底，界面上残留的孔洞过 大且过多。 ② 增加压力：能产生结合强度较好地接头；过大 的压力会导致工件变形；高压力需要成本较高 的设备和精确的控制。
下不与焊件、夹具或压头发生化学反应。
3）不释放出有害气体污染附近的待焊表
面，不破坏保护气氛或真空度。
扩散焊接头的质量检验方法有以下几种。 ①采用着色、荧粉或磁粉探伤来检验表面缺陷。 ②采用真空、压缩空气以及煤油实验等来检查气密 性。 ③采用超声波、x光射线探伤等检查接头的内部缺陷 由于焊接接头结构、工件材料、技术要求不同， 每一种方法的检验灵敏度波动范围较大，要根据 具体情况选用。
扩散连接原理
一．扩散连接特点 二．扩散连接分类 三．扩散连接原理
四．扩散焊工艺
五．扩散焊设备 六．典型的扩散焊
一． 扩散焊的特点
• 扩散连接（或称扩散焊）是在一定的温度和压力下
使待焊表面相互接触，通过微观塑性变形或通过在
待焊表面上产生的微量液相而扩大待焊表面的物理
接触，然后经过较长时间的原子相互扩散来实现结
结论：
a) 从经济角度考虑，应选择较低的压力; b) 通常扩散焊采用的压力在0.5~50MPa之间。 c) 对于异种金属扩散焊，较大的压力对减小或防止 扩散孔洞有良好作用。 d) 由于压力对扩散焊的第二、三阶段影响较小，在 固态扩散焊时可在后期将压力减小，以便减小工 件的变形。
3.保温时间
• 保温时间是指被焊工件在焊接温度下保持的时间
到利用超塑性材料的高延展性来加速界面的紧密
接触过程，由此发展了超塑性成形扩散焊方法。
原理：从连接初期的变形阶段，因为超塑性材料具
有低流变应力的特征，所以塑性变形能迅速在连 接界面附近发生，甚至有助于破坏材料表面的氧 化膜，因而大大加速了紧密接触过程，实际上， 真正促进连接过程的是界面附近的局部超塑性。 超塑性材料所具有的超细晶粒，大大增加了界面 区的晶界密度和晶界扩散的作用，显著增加了孔 洞与界面消失的过程。
2）机械加工、磨削、研磨和抛光获得所需要的平直
度和光滑度，以保证不用大的变形就可使其界面
达到紧密接触。
3）采用化学腐蚀或酸洗，清除材料表面的非金属膜
（如氧化膜）。
4）有时可采用真空烘烤以获得洁净的表面。是否采 用真空烘烤，很大程度上取决于材料及其表面膜
的性质。真空烘烤易去除有机膜、水膜和气膜。
不易去除钛、铝或含有大量铬的一些合金表面上
应加热的方法。
采用辐射加热法的真空扩散焊设备结构示意图：
实物图：
采用感应加热法的真空扩散焊结构示意图：
① 液相的生成。将中间层材料夹紧在焊件间，并加
上一定的焊接压力，在保护气体保护下进行加热
，直至中间层材料液化和填满间隙。
② 等温凝固过程。当液相形成并填满焊缝间隙后，
进入保温期，它使液固相之间进行充分的扩散。
③ 成分均匀化。由等温凝固形成的接头成分很不均
匀，为获得成份和组织均匀化的接头，需要继续
保温扩散来完成。
合物，而使接头性能变差。
2.液相扩散连接基本原理 • 液相扩散连接（也称瞬时液相扩散连接） 通常采用比母材熔点低的材料作中间夹层 ，在加热到连接温度时，中间层熔化，在 结合面上形成瞬间液膜，在保温过程中，
随着低熔点组员向母材的扩散，液膜厚度
随之减小直至消失，再经一定时间的保温
而使成分均匀化。
液相扩散连接大致可分为以下3个阶段：
4.焊件表面处理
• 焊接表面的清洁度和平整度是影响焊接接头的重 要因素，在扩散焊组装之前必须对焊件表面进行 处理。
• 表面处理一般包含：加工符合要求的表面光洁度
、平直度、去除表面的氧化物，消除表面的气、
水或有机物膜层。
常用的措施如下：
1）除油是扩散焊之前的通用工序，一般采用酒精、
பைடு நூலகம்
三氯乙烯、丙酮等进行清洗。
适用范围： • 两母材都具有超塑性； • 可以是只有一边母材具有超塑性； • 或两母材均不具有超塑性时，只要插入具有超塑 性特性的材料作为中间层，就可以实现超塑性连 接。 • 应用领域： 难焊的有色合金之间
超塑成形/扩散连接的应用：
镁合金在超塑性条件下，完成成形与扩散连接。
四.扩散焊工艺 • 扩散焊的焊接参数主要包括加热温度、压
力、保压时间、以及真空度，这些因素之
间相互影响，相互制约，在选择焊接参数
时应该统筹考虑。此外，焊接连接时还应
考虑焊件表面处理和中间层材料的选用。
1.加热温度
• 加热温度是扩散焊最重要的工艺参数，加热温度
的微小变化会使扩散速度产生较大的变化。在一
定的温度范围内，温度越高，扩散系数越大，扩
散过程越快，所获得的接头结合强度越高。但当
。在该保温时间内必须保证扩散过程全部完成，
达到所需的结合强度。
① 时间太短：扩散焊接头达不到稳定的与母材相等
的强度。
② 时间过长：对扩散接头起不到进一步提高的作用
，反而会使母材的晶粒长大。
在一定的温度和压力下，初始阶段接头强度随时间 延长增加，但到达一定值后，不再随时间变化。
保温时间与温度、压 力是密切相关的，温 度较高或压力较大时 ，时间可以缩短。 在保证强度的条件下 ，保温时间越短越好 。
过大而引起的其它问题。
中间层材料应具有的特点：
① 容易发生塑性变形，含有加速扩散的元素，如硼 、铍、硅等。 ② 物理化学性能与母材的差异较被焊材料之间的差 异小，不与母材发生不良冶金反应，如产生脆性 相或不希望的共晶相。 ③ 不会在接头上引起电化学腐蚀问题。
6.阻焊剂
• 作用：扩散焊时，防止压头与焊件之间某些区域 被扩散焊粘结在一起。 • 阻焊剂一般为片状或粉状。 • 性能：1）有高于焊接温度的熔点或软化点。 2）具有较好的高温化学稳定性，在高温
• 目的：促进扩散焊过程的进行，降低扩散焊连接温度
、时间、压力，提高接头性能。
• 适用范围：原子结构差别很大的异种材料。
中间层的作用：
a. 改善材料表面的接触，降低对待焊表面制备的要
求，降低所需压力；
b. 改善扩散条件；