扩散焊
分子扩散焊参数
分子扩散焊参数分子扩散焊作为一种高效、环保的焊接方法，广泛应用于电子、光电、航空航天等领域。
在进行分子扩散焊时，合理选择和控制焊接参数对焊接质量和效率有着重要影响。
本文将从焊接温度、焊接压力和焊接时间三个方面介绍分子扩散焊的参数选择与控制。
一、焊接温度焊接温度是影响分子扩散焊质量的主要参数之一。
合适的焊接温度能够保证焊接接头的强度和可靠性。
过高的焊接温度可能导致焊接区域的热膨胀过大，造成接头变形或破裂；而过低的焊接温度则无法达到足够的扩散效果，焊接接头的强度不足。
因此，在选择焊接温度时，需要根据焊接材料的特性和要求，合理确定一个适宜的温度范围。
二、焊接压力焊接压力是实现分子扩散焊的关键参数之一。
适当的焊接压力能够保证焊接接头间的紧密结合，并有利于分子间的扩散。
过低的焊接压力可能导致接头间的间隙，影响扩散效果；而过高的焊接压力则可能导致焊接接头的变形或破裂。
因此，在选择焊接压力时，需要根据焊接材料的硬度和粘合性，确定一个适宜的压力范围。
三、焊接时间焊接时间是分子扩散焊的另一个重要参数。
合理控制焊接时间能够保证分子间的扩散充分进行，从而实现焊接接头的牢固连接。
过短的焊接时间可能导致焊接接头的强度不足；而过长的焊接时间则可能使焊接区域过热，导致材料的结构和性能发生变化。
因此，在选择焊接时间时，需要结合焊接材料的特性和要求，确定一个合理的时间范围。
分子扩散焊的参数选择与控制对焊接质量和效率至关重要。
在实际应用中，需要根据焊接材料的特性和要求，合理选择和控制焊接温度、焊接压力和焊接时间。
通过合理的参数选择和控制，能够实现分子扩散焊的高质量焊接，提高焊接效率，满足不同领域的应用需求。
分子扩散焊参数的选择与控制是一门技术活，需要结合实际情况和经验进行调整。
在实际操作中，还需要注意与材料的相容性、表面处理、环境温度等因素的综合考虑。
只有在理论知识的指导下，结合实践经验，才能取得良好的焊接效果。
希望本文对读者在分子扩散焊参数选择与控制方面有所启发，帮助大家更好地应用和推广这一高效、环保的焊接方法。
第4章 扩散焊(29)
1 同种金属扩散焊模型
此类扩散焊过程可用三个阶段模型来形象的描述：
• 物理接触 • 接触表面激活 • 扩散及形成接头
具体：
• 第一阶段 变形――接触阶段 在温度和压力的作用下，粗糙表面 的微观凸起部位首先接触和变形，在变形中表面吸附层被挤开， 氧化膜被挤碎，表面上各个微观凸起点因塑性变形而被挤平，从 而达到紧密接触的程度，形成金属键连接。其余未接触部分形成 孔洞残留在界面上，较大的可能不会完全消除而成为焊接缺陷。 • 第二阶段 扩散反应――界面推移阶段 包括微孔的消除，通过 原子扩散和再结晶，使得晶界发生迁移，界面上第一阶段留下的 孔洞逐渐变小，继而大部分孔洞在界面上消失，形成了焊缝。 • 第三阶段 均匀化，体积扩散、微孔和界面的消失。原子扩散向 纵身发展，原始界面完全消失，界面上残留的微孔也消失，在界 面处达到冶金连接，接头成分趋向均匀。
5 保护气氛
• 焊接保护气氛的纯度、流量、压力或真空 度、漏气率均会影响扩散焊接头质量。常 用的保护气体使氩气，也可用纯氮，氢气 或氦气。
6母材的物理特性
• 焊接同种材料时应考虑相变和晶体结构方面的特性。 对于具有相变特性的金属，在相变温度附近进行扩散 焊时，使得焊接表面凸起处产生塑性变形所需要的压 力就小很多。金属原子在不同的晶体结构中的扩散速 度相差很大。铁的子扩散在体心立方晶体铁素体中比 在同一温度下的面心立方晶体奥氏体中的扩散速度约 大1000倍。当然扩散速度是一方面，溶解度又是一 个方面。 • 对异类材料的扩散焊还应注意：线膨胀系数不同所产 生的内应力和低熔点共晶和中间金属化合物所带来的 脆性相等影响
物理接触过程
• 物理接触及氧化膜去除
• • • • • 解吸：银铜镍 蒸发升华 溶解 化学反应：还原 表面变形去摸
热等静压扩散焊
热等静压扩散焊
热等静压扩散焊（Hot Isostatic Pressing Diffusion Bonding，HIP-DB）是一种金属焊接技术，将两个或多个金属材料通过加热和压力结合在一起，从而形成一个坚固的焊接接头。
热等静压扩散焊的过程包括以下几个步骤：
1. 准备工作：将要焊接的金属材料表面清洁干净，去除氧化层和污垢，以确保良好的接触和扩散。
2. 组装：将要焊接的金属材料按照设计要求组装在一起，并加入适量的焊接剂或金属粉末。
3. 加热：将组装好的金属材料放入专用的高温耐压容器中，施加高温和高压条件，使金属材料达到焊接温度，一般在材料的熔点附近。
4. 扩散：在高温和高压的条件下，金属材料开始扩散，原子在接触表面进行重新排列和交换，从而实现原子级的焊接。
5. 冷却：待扩散完成后，降温至室温，焊接接头冷却固化，形成坚固的焊缝。
热等静压扩散焊具有以下优点：
1. 高强度：由于焊接接头是原子级的扩散焊接，焊缝强度高，接近基材的强度。
2. 无气孔：焊接过程中，由于高温和高压条件，可将气体排除，从而形成无气孔的完整焊接接头。
3. 无局部变形：由于焊接过程中的均匀压力，几乎没有局部变形和应力集中现象。
4. 适用范围广：热等静压扩散焊适用于多种金属材料的焊接，包括难焊接的不同金属组合。
热等静压扩散焊在航天、航空、能源等领域有广泛应用，常用于制造高强度、高可靠性的焊接接头。
扩散焊温度
扩散焊温度 扩散焊温度是指通过加热焊接零件，使其达到足够的温度以便焊接材料能够融化并与焊接接头发生化学反应的温度。扩散焊是一种常见的焊接方法，广泛应用于电子、汽车、航空航天等行业。在进行扩散焊时，控制焊接温度对焊接质量至关重要，因此本文将从温度控制、焊接材料和应用领域等几个方面进行详细介绍。
首先，温度控制是影响扩散焊质量的关键因素之一。在扩散焊过程中，焊接零件的温度必须达到足够高的程度，以使焊接材料能够融化并与零件表面发生扩散反应。一般来说，扩散焊的温度范围通常在1000°C到1400°C之间，具体的温度取决于所使用的焊接材料和焊接零件的性质。为了确保焊接质量，需要对焊接温度进行精确控制，一方面防止温度过低导致焊接不完全，另一方面避免温度过高导致焊接零件的形变和变形。
其次，焊接材料对扩散焊温度也有一定影响。扩散焊可以使用各种不同的焊接材料，例如金属粉末、焊锡、纯金属丝等。不同的焊接材料具有不同的熔点和扩散性能，因此要选择适合的焊接材料并在合适的温度下进行焊接。在扩散焊中，焊接材料需要能够融化并与焊接零件发生扩散反应，形成稳定的焊接接头。在选择焊接材料时，还需要考虑其与焊接零件的相容性、耐高温性能和成本等因素。
另外，扩散焊温度的选择还与具体应用领域有关。扩散焊广泛应用于电子组件的制造中，如集成电路封装和芯片连接等。在这些应用中，扩散焊的温度需要根据电子组件的需求进行调整，以确保焊接接头的可靠性和稳定性。此外，在汽车和航空航天领域，扩散焊也被广泛用于连接结构件和构件的制造，如发动机部件、飞机螺栓等。在这些应用中，焊接温度需要严格控制，以确保焊接接头的强度和耐久性。
综上所述，扩散焊温度的选择对焊接质量至关重要。温度控制、焊接材料和应用领域等因素都需要综合考虑才能确定合适的焊接温度。通过精确控制焊接温度，可以实现扩散焊的高质量焊接，满足各个行业的需求，并确保焊接接头的可靠性和稳定性。
第四章扩散焊
4.3扩散焊工艺参数
图９-１５ 压力对接头弯曲强度的影响
4.3扩散焊工艺参数
3、焊接时间
又称保温时间，需要的保温时间与温度、压力、中间扩散层 厚度、接头成分及组织均匀化要求密切相关，也受材料表面 状态和中间层材料的影响。
4.3扩散焊工艺参数
图９-１３ 扩散连接时间对铜／钢 接头性能的影响
4.3扩散焊工艺参数
4.5典型材料的扩散焊及其应用 4.5.4陶瓷扩散焊
陶瓷材料的扩散连接
１.陶瓷扩散连接的主要问题 ２.SiC陶瓷的扩散连接 ３.Al2O3陶瓷与金属的扩散连接
4.5典型材料的扩散焊及其应用
１.陶瓷扩散连接的主要问题
(１)界面存在很大的热应力 陶瓷与陶瓷、陶瓷与金属材料连接 时，由于陶瓷与金属的线膨胀系数差别很大，在扩散连接或使用 过程中，加热和冷却时必然产生热应力，由于热应力的分布极不 均匀，使接合界面产生应力集中，造成接头的承载性能下降。 (２)容易生成脆性化合物 由于陶瓷与金属的物理化学性能差别 很大，连接时除存在着键型转换以外，还容易发生各种化学反应， 在界面生成各种碳化物、氮化物、硅化物、氧化物以及多元化合 物。
图９-９ 典型结构的超塑性扩散连接 a)单层加强构件 b)双层加强结构 c)多层夹层结构(三层) 1—上模密封压板 2—超塑性成形板坯 3—加强板 4—下成形模具 5—超塑性成形件 6—外层超塑性成形板坯 7—不连接涂层区(钇基或氮化硼) 8—内层板坯 9—超塑性成形的两层结构件 10—中间层板坯
11—超塑性成形的三层结构件
4.5典型材料的扩散焊及其应用
陶瓷扩散连接的主要问题
(３)界面化合物很难进行定量分析 在确定界面化合物时，由于 一些轻元素(Ｃ、Ｎ、Ｂ等)的定量分析误差较大，需制备多种标 准试件进行标定。 (４)缺少数值模拟的基本数据 由于陶瓷和金属钎焊及扩散连接 时，界面容易出现多层化合物，这些化合物层很薄，对接头性能 影响很大。
扩散焊 原理
扩散焊原理扩散焊原理扩散焊是一种常用的金属焊接方法，其原理是利用材料的扩散性质，在高温下使金属材料发生互扩散，从而实现焊接的目的。
扩散焊广泛应用于电子、航空航天、汽车制造等领域，具有焊缝强度高、焊接质量稳定等优点。
扩散焊的原理主要包括扩散和金属间化合物形成两个方面。
首先是扩散过程。
在扩散焊接过程中，焊接材料经过高温加热，使金属表面的晶粒处于活动状态。
当两个金属材料接触时，由于晶粒中存在空隙和缺陷，使得原子能够从一个晶粒扩散到另一个晶粒。
扩散是非常重要的，它使得两个金属材料之间的原子能够互相交换位置，从而实现了焊接的目的。
其次是金属间化合物形成。
在扩散焊接过程中，由于金属表面活性，原子在高温下容易发生化学反应。
当两个金属材料接触时，金属表面的原子会与周围的原子发生反应，形成一种新的化合物。
这种化合物在焊接接头中起到了很好的增强作用，提高了焊接接头的强度和稳定性。
扩散焊的实施过程主要包括准备工作、加热和冷却三个步骤。
首先是准备工作。
在进行扩散焊接之前，需要对要焊接的金属材料进行清洁处理，以去除表面的污垢和氧化物。
同时，还需要对焊接接头进行设计和加工，以保证焊接接头的质量和连接性。
接下来是加热过程。
在加热过程中，需要将金属材料加热到一定温度，使其达到扩散的温度范围。
这样，金属材料的晶粒就能够活动起来，原子能够进行扩散。
加热温度的选择需要根据具体的材料和焊接要求进行确定。
最后是冷却过程。
在扩散焊接完成后，需要将焊接接头冷却到室温。
这样，金属材料的晶粒就会固化，形成坚固的焊接接头。
冷却过程的控制非常重要，过快或过慢都会对焊接接头的质量产生不利影响。
扩散焊的应用非常广泛。
在电子领域，扩散焊常用于电路板的制造和元器件的连接。
在航空航天领域，扩散焊被用于飞机发动机的制造和航天器的连接。
在汽车制造领域，扩散焊则常用于汽车发动机的制造和车身的连接。
扩散焊具有焊接强度高、焊接接头稳定等优点，受到了广泛的认可和应用。
扩散焊是一种利用金属材料的扩散性质实现焊接的方法。
扩散焊的分类
扩散焊的分类
扩散焊是一种常见的焊接方法，它根据不同的工作原理和材料分类为多种类型。
其中，常见的扩散焊类型包括：
1. 热压扩散焊：通过热压力将两个金属材料加热到高温，使其表面形成固态扩散结合，从而实现焊接。
2. 摩擦扩散焊：通过高速摩擦产生的热量将材料表面加热到高温，使其表面形成固态扩散结合，从而实现焊接。
3. 爆炸焊：通过利用爆炸能量将两个材料的表面加热并迅速连接在一起，形成固态扩散结合。
4. 焊锡扩散焊：利用焊锡的低熔点特性，通过在两个材料之间加热，并将焊锡融化填充在两个材料之间，使其形成固态扩散结合。
5. 激光扩散焊：将激光束集中在金属表面，通过瞬间加热使金属表面融化并形成固态扩散结合。
以上是扩散焊的常见分类，不同的扩散焊类型适用于不同的材料和焊接要求。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的扩散焊方法。
- 1 -。
铜扩散焊标准
铜扩散焊标准一、铜扩散焊的定义和原理铜扩散焊是一种通过加热使铜材料之间紧密结合的工艺方法。
在高温下，铜原子在相互接触的表面之间发生相互扩散，形成牢固的冶金结合。
扩散焊具有较低的焊接温度、良好的接头强度和可靠性，广泛应用于电子、电力、化工等领域。
二、扩散焊工艺流程及关键环节1.材料准备：选择合适的铜材料，并进行必要的切割、研磨等处理，确保工件表面质量。
2.清洗处理：去除工件表面的杂质、油污等，以利于焊接过程中的原子扩散。
常用的清洗方法包括机械清洗、化学清洗和超声波清洗。
3.界面准备：对工件表面进行粗糙化处理，增加接触面积，提高焊接质量。
常用的方法包括机械研磨、化学腐蚀等。
4.装夹定位：将工件精确地固定在焊接夹具中，确保工件之间接触紧密、稳定。
5.加热与加压：在高温、高压条件下进行焊接，促进原子扩散。
控制加热温度和时间、加压方式及压力大小是关键控制要点。
6.冷却与后处理：焊接完成后，需进行缓慢冷却，并进行必要的后处理，如去除焊缝表面的氧化物等。
三、焊材选择与预处理1.根据实际需求选择合适的铜材料，如紫铜、黄铜等。
2.对焊材进行必要的预处理，如切割、研磨、清洗等，确保其表面质量。
3.在焊接前对焊材进行质量检查，确保无缺陷、无杂质。
四、扩散焊设备与参数设置1.选择具备恒温控制、压力调节等功能的扩散焊设备。
2.根据工件尺寸、焊接要求等因素合理设置加热温度、加热时间、加压方式及压力大小等参数。
3.定期对设备进行维护保养，确保其正常运行。
五、焊缝质量检测与评估方法1.通过外观检查初步评估焊缝质量。
2.进行拉伸试验、弯曲试验等力学性能测试，检测焊缝的强度和可靠性。
3.进行微观组织分析、元素扩散分析等检测手段，深入研究焊缝的质量和可靠性。
4.根据相关标准或规范进行质量评估，确保产品符合要求。
六、常见问题分析及解决措施1.焊缝不牢固：可能是由于加热温度不足或加压不充分导致，需调整加热温度和加压方式。
2.焊缝中出现气孔：可能是由于清洗处理不彻底或装夹定位不当造成，需加强清洗处理并重新装夹定位。
扩散焊
扩散焊:扩散焊又称扩散连接，是把两个或两个以上的固相材料（或包括中间层材料）紧压在一起，置于真空或保护气氛中加热至母材熔点一下温度，对其施加压力使连接界面微观塑性变形达到紧密接触，再经保温、原子相互扩散而形成牢固的冶金结合的一种连接方法。
通常根据焊接过程中是否出现液相将扩散焊分为固态扩散焊和瞬间液相扩散焊。
1.固态扩散焊接过程(Solid Phase Diffusion)固态扩散连接的过程大致可分为三个阶段：第一阶段为接触变形阶段，高温下微观不平的表面，在外加应力的作用下，总有一些点首先达到塑性变形，在持续压力的作用下，接触面积逐渐扩大，最终达到整个面的可靠接触；第二阶段是界面推移阶段，通过接触界面原子间的相互扩散，形成牢固的结合层，这个阶段一般要持续几分钟到几十分钟；第三阶段是界面和孔洞消失阶段，在接触部位形成的结合层逐渐向体积方向发展，扩大牢固连接面，消除界面孔洞，形成可靠的连接接头。
三个过程相互交叉进行，连接过程中可以生成固溶体及共晶体，有时形成金属间化合物，通过扩散、再结晶等过程形成固态冶金结合，达到可靠连接。
室温装配状态变形----接触阶段扩散----界面推移阶段界面孔洞消失阶段固态扩散焊三阶段示意图2.瞬间液相扩散焊接过程(TLP-Transient Liquid Phase)瞬时液相扩散焊（TLP）也称接触反应钎焊或者扩散钎焊，如果生成低熔点的共晶体，也称为共晶反应钎焊。
其重要特征是夹在两待焊面间的夹层材料经加热后，熔化形成一极薄的液相膜，它润湿并填充整个接头间隙，随后在保温过程中通过液相和固相之间的扩散而逐渐凝固形成接头。
其具体过程也分为三个阶段：第一阶段是液相生成阶段，首先将中间层材料夹在焊接表面之间，施加一定的压力，然后在无氧化条件下加热，使母材与夹层之间发生相互扩散，形成小量的液相，填充整个接头缝隙；第二阶段是等温凝固阶段，液-固之间进行充分的扩散，由于液相中使熔点降低的元素大量扩散至母材中，母材内某些元素向液相中溶解，使液相的熔点逐渐升高而凝固，形成接头。
扩散焊的分类
扩散焊的分类
扩散焊是一种金属焊接方法，它是将两个金属零件通过高温和压力加热使其融合在一起的过程。
根据不同的工艺和焊接条件，扩散焊可以分为以下几种类型：
1. 点扩散焊：该焊接方法适用于较小的零件，其焊接点通过加
压和加热来实现融合。
2. 线扩散焊：线扩散焊是点扩散焊的改进版，它适用于较长且
宽度较窄的零件。
在焊接过程中，通过加热和加压使线与工件融合。
3. 面扩散焊：这种焊接方法适用于较大的工件，焊接面积比较
广泛。
在加热和加压下，焊接面会发生融合。
4. 蒸汽扩散焊：该方法适用于高温合金的焊接，它是通过蒸汽
将工件加热，然后加压使其融合在一起。
5. 真空扩散焊：这种焊接方法适用于需要高质量焊接的零部件。
在真空环境下，通过加热和加压使工件融合在一起。
6. 气体保护扩散焊：在焊接过程中，通过气体保护工件，以避
免其与氧气发生反应而影响焊接质量。
以上是扩散焊的分类，不同的焊接方法适用于不同的工件和要求，选择合适的焊接方法对于焊接质量和生产效率都有重要的影响。
- 1 -。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
散焊，一般要求待焊表面制备质量较高，焊接时要求施加较大的 压力，焊后接头的成分、组织与母材基本一致。
2）异种材料扩散焊
异种金属或金属与陶瓷、石墨等非会属的扩散焊。(存在问题)
a.膨胀系数不同——结合面上出现热应力； b.冶金反应——低熔点共晶组织或脆性金属间化合物； c.扩散系数不同——形成扩散孔洞； d.电化学性能不同——出现电化学腐蚀。
(3) 加热系统
由感应线圈和高频电源组成，按加热方式可分为： 感应加热、辐射加热和接触加热。
9
(4) 加压系统
扩散焊所施加的压力较小，压强可在1~100MPa范 围内变化，当材料的高温变形抗力较大，或表面粗糙、
扩散焊接温度较低时，需提高压力。
(5) 测量与控制系统
包括温度、压力、真空度及时间的控制和测量。
(1) 接头存在的主要缺陷
未熔合、未焊透、裂纹、变形等
(2) 检测方法
采用着色、荧粉或磁粉探伤检测表面缺陷
采用真空、压缩空气及煤油实验检查气密性 采用超声波、X射线探伤检测接头的内部缺陷
目前超声波成像无损检测在扩散焊接头检测方面 取得了初步的成果，有待于进一步研究，为扩散焊应 用于航空航天等国防工业提供质量保证。
b) 中间层材料应满足条件
容易塑性变形; 含有加速扩散或降低中间层熔点的元素，如硼、被、 硅等; 物理化学性能与母材差异较被焊材料乊间的差异小; 不与母材产生不良的冶金反应，如产生脆性相或不 希望有的共晶相; 不会在接头上引起电化学腐蚀问题。
13
(3) 焊接工艺参数
a)温度
在一定的温度范围内，温度愈高，扩散过程愈快， 所获得的接头强度也高。加热温度受被焊工件和夹具的 高温强度、工件的相变、再结晶等冶金特性所限制，固 相扩散焊温度为0.6~0.8Tm(K)( Tm为母材熔点)。
第四章 扩散焊
1、原理
扩散焊是指在一定的温度和压力下，被连接 或通过被连接表面产生的微观液相而扩大被连 接表面的物理接触，然后结合层原子间经过一
表面相互接触，通过使局部发生微观塑性变形，
定时间的相互扩散，形成整体可靠连接的过程。
1
2、扩散焊的分类
1）同种材料扩散焊 不加中间层的两同种金属直接接触的扩散焊。这种类型的扩
实验采用搭接接头, 试样尺寸为 30mm ×10mm ×2mm , 搭接 长度为10mm。
(4)焊接工艺参数
实验在真空扩散炉中迚行。真空度为110 ×10 - 2～1. 0 ×10 3Pa , 焊接温度 ( T) 为 820～900 ℃, 保温时间(t)为 20～100min , 压力( P)为 0～011MPa。
第一阶段：变形和交界面形成
接触点
屈服和蠕变
塑性变形
压力持续
接触面积增
大，晶粒间连接。 第二阶段：晶界迁移和微孔的收
缩和消除
第三阶段：体积扩散，微孔消除 和界面消失
7
原子扩散基本规律
(1) 扩散系数
单位时间内经过一定平面的平均粒子数 D=D0exp(E/RT)
D—扩散系数；E—扩散激活能；R—气体常数；
(2)焊接难点
TiNi 和不锈钢的物理化学性质(如熔点、导热系数、热膨胀系 数、 晶体结构等)相差很大 ,采用常规连接方法时 ,接头易产生应 力集中而开裂 ,且结合界面易形成 TiFe , TiFe2 , TiC 等脆性金属 间化合物 ,严重影响接头的性能
22
(3) 实验材料及方法
实验材料为Ti5012Ni4918 (质量分数/ %)和304不锈钢 , 采用 50μm 厚的 AgCu 金属箔作中间过渡层 ,其化学成分为 AgCu28 , 熔点为779 ℃, 室温的抗拉强度为 343MPa。
24
连接压力对接头强度的影响
连接压力较温度和时间对接 头性能的影响相对较小。 当连接压力较小时,被焊材料 表面只有少量微观凸起发生物理 接触 ,且塑性变形小 ,提供的变形 能也很少 ,故焊合率较小 ,接头强 度不高。当压力增加到 0. 05MPa 时, 有效接触面积和变形能力增 加 , 中间层与母材间隙减小 , 界 面原子扩散加快 ,接头强度较高。 但当压力过大时 ,连接的过程中 可能挤出液态的中间层 ,减少了 界面原子的反应与扩散 ,接头强 度反而降低。
扩散焊与熔焊、钎焊方法的比较
工艺条件 加热 温度 表面准备 扩散焊 局部、整体 0.5~0.8Tm 严格 熔焊 局部 母材熔点 不严格 钎焊 局部、整体 高于钎料温度 严格 不严格 金属、非金属 弱 轻 取决钎料强度
5
装配 精确 不严格 可焊材料 金属、非金属 金属 裂纹倾向 无 强 变形 轻 强 接头强度 接近母材 接近母材
18
7、扩散焊接的应用实例
扩散焊目前已实现560多组异种材料的焊接。 局部真空措施焊成的巨型工件长达50m ,重75t； 有用533个零件焊成的一个巨大的轰炸机部件。
在宇宙飞船构件的制造中,焊接了发动机的 喷管、蜂窝壁板； 飞机制造中的反推力装置、蒙皮、起落架、 钛合金空心叶片、轮盘、桨毂；
19
在化工设备制造中，制成了高3m、直径 1.8m的部件； 在原子能设备制造中，制成水冷反应堆燃 料元件； 在冶金工业中生产了复合板；
16
d)保护气氛
焊接保护气氛纯度、流量、压力或真空度、漏气率 均会影响扩散焊接头质量。 常用保护气体是氢气，对有些材料也可用高纯氮、 氢或氮气。
在超塑成形扩散焊工艺中常用氩气氛保护钛板表面。在其他参
数相同的条件下，在真空中扩散焊比在常压保护氩气中所需的
扩散时间短。
17
6、扩散焊接头质量检测与评价
(6) 水冷系统
一般通过水循环系统迚行冷却，防止系统过热。
10
5、扩散焊工艺
(1) 工件待焊表面的制备和清理
a) 表面机加工
目的是为了获得平整光洁的表面，保证焊接间隙 极小，微观上紧密接触点尽可能的多。
对普通金属零件可采用精车、精刨(铣)和磨削加
工，通常使粗糙度Ra≤3.2μm，Ra大小的确定还与材
料本身的硬度有关,对硬度较高的材料，Ra应更小，
对加有软中间层的固相扩散焊和液相扩散焊，以及热 等静压扩散焊粗糙度要求可放宽。
11
b) 除油和表面浸蚀
通常用酒精、丙酮、 三氯乙烯或金属清洗剂除油。
有些场合还可采用超声清洗净化方法。
(2) 中间层的选择
a)中间层的作用
改善表面接触，降低对待焊表面制备质量的要求， 降低所需的焊接压力。 改善扩散条件，加速扩散过程，从而降低焊接温度， 缩短焊接时间. 改善冶金反应，避免(或减少)形成脆性金属间化合 物和不希望有的共晶组织。 避免或减少因被焊材料乊间物理化学性能差异过大 所引起的词题，如热应力过大，出现扩散孔洞等. 12
3
3、扩散焊的特点
(1) 接头质量好； (2) 零件变形小；
(3) 可一次焊接多个接头；
(4) 可焊接大断面接头； (5) 可焊接其它焊接方法难于焊接的材料和工件； 优点 (6) 与其他热加工、热处理工艺结合可获得较大的技 术经济效益 (7) 零件待焊表面的制备和装配要求较高； (8) 焊接热循环时间长，生产率低； 不足 (9) 设备一次性投资较大，焊件尺寸受到设备的限制 4 (10) 接头连接质量的无损检测手段尚不完善
2
3）加中间层扩散焊
当用上述两种方法难以焊接或效果较差时，可在被焊材料乊 间加入一层金属或合金(称为中间层)，这样就可以焊接很多难焊 的或冶金上不相容的异种材料，可以焊接熔点很高的同种材料。
4）固相扩散焊
焊接过程中母材和中间层均不发生熔化或产生液相的扩散焊 方法。
5） 液相扩散焊
指在扩散焊过程中接缝区短时出现微量液相的扩散焊方法。 有助于改善扩散表面接触情况，允许使用较低的扩散焊压力。
D0—指数前系数；T—绝对温度 Nhomakorabea(2) 原子平均扩散距离
x=(2Dt)0.5 x—原子平均扩散距离； D—扩散系数；t—扩散时间
8
5、扩散焊设备
(1) 真空室
由耐高温材料围成的均匀加热区，以保持设定的温
度，真空室外壳需要冷却。
(2) 真空系统
由扩散泵和机械泵组成，扩散泵可达到1.33x10-2Pa
的真空度，加扩散泵后达1.33x10-5~1.33x10-4Pa。
14
b)压力
如压力过低，则表层塑性变形不足，表面形成物理接 触的过程迚行不彻底，界面上残留的孔洞过大且过多。 较高的压力可产生较大的表层塑性变形，还可使表层 再结晶温度降低，加速晶界迁移。
15
c)保温扩散时间
扩散过程时间过短，导致焊缝中残留有许多孔洞，接 头强度达不到稳定的、与母材相等或相近的强度； 过长的高温高压持续时间，对接头质量不起仸何迚一 步提高的作用，反而会使母材晶粒长大。
23
(5) 实验结果分析
连接温度对接头强度的影响 t=60min , P = 0. 05MPa 时接 头的剪切强度随连接温度的变化 如右图所示。随着连接温度的升 高 ,接头剪切强度先增加后减小。
保温时间对接头强度的影响 T=860℃, P=0. 05MPa时,接头 的剪切强度随保温时间的变化如 图右所示。随焊接时间的延长,熔 化的液态中间层逐渐铺展到基体 金属的表面。同时 焊缝组织逐渐 均匀化 ,最终得到性能良好的焊 接接头。
25
(6) 结 论
(a)研究了工艺参数对 TiNi 与304不锈钢 异种材料扩 散焊接头强度的影响规律。随着连接温度的升高 , 接头的剪切强度先升高而后降低。保温时间和压 力所引起的接头剪切强度的变化呈相同的趋势。 (b) TiNi 和304 不锈钢扩散焊最佳工艺参数为:T=860 ℃, t =60min, P=0. 05MPa , 接头剪切最高强度为
4、扩散焊原理及扩散机制
在金属不熔化的情况下，要形成焊接接头就必须使两待焊表面 紧密接触，使乊距离达到(1~5)×10-6mm以内，在这种条件下，金 属原子间的引力才开始起作用，才可能形成金属键，获得有一定 强度的接头。实际上，金属表面无论经什么样的精密加工，在徽 观上总还是起伏不平的。