压焊方法及设备 教学课件 作者 赵熹华 第九章.ppt

《压焊方法及设备 教学课件 作者 赵熹华 第九章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第9章　扩散连接9.1扩散连接机理9.1.1固相扩散连接基本原理9.1.2液相扩散连接基本原理9.1.3超塑成形扩散连接基本原理9.2扩散连接工艺9.2.1扩散连接的工艺特点9.2.2扩散连接工艺参数选择9.3常用材料的扩散连接9.3.1钛合金及其钛铝金属间的扩散连接９.３.２　镍基高温合金的扩散连接９.３.３　异种金属材料的扩散连接９.３.４　陶瓷材料的扩散连接９.３.５　复合材料的扩散连接９.４　扩散连接设备９.４.１　扩散连接设备的分类９.４.２　扩散连接设备的组成９.４.３　典型扩散连接设备及工作原理9.1扩散连接机理图９-１　扩散连接分类简图9.1.1固相扩散连接基本原理1.接

2、头形成过程2.材料连接时的物理接触过程3.扩散连接时的化学反应图9-2扩散连接的三阶段模型a)凹凸不平的初始接触b)变形和形成部分界面阶段c)元素相互扩散和反应阶段d)体积扩散及微孔消除阶段2.材料连接时的物理接触过程(1)物理接触及氧化膜去除　被连接面在真空中加热时，油脂逐渐分解和挥发，吸附的蒸气和各种气体分子被解吸下来。(2)氧化膜去除机制　在一般真空度条件下，氧化膜去除有以下三种机制。(3)物理接触的形成　扩散连接时表面的物理接触(使表面接近到原子间力的作用范围之内)是形成连接接头的必要条件。图9-3加压时间与表层变形量、图9-4钛接头中物理接触面积与3.扩散连接时的化学反应(1)

3、原子的相互作用　接触面形成时，所产生的结合力不足以产生表面原子间的牢固连接，为了获得原子之间的牢固结合(形成金属键、共价键、离子键)，就必须激活表面上的原子。(2)扩散时的化学反应　在异种材料特别是金属与非金属材料连接时，界面将发生化学反应。图9-5Si中硅与铝的置换反应a)反应产物溶解b)形成新相9.1.2液相扩散连接基本原理(1)液相的生成　将中间扩散夹层材料夹在被连接表面之间，施加一定的压力(0.1MPa左右)，或依靠工件自重使相互接触。(2)等温凝固过程　液相形成并充满整个焊缝缝隙后，应立即开始保温，使液-固相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内(图９

4、-６b)，母材中某些元素向液相中溶解，使液相的熔点逐渐升高而凝固，凝固界面从两侧向中间推进(图９-６c)。(3)成分均匀化　等温凝固形成的接头，成分很不均匀。图9-6瞬时液相扩散连接过程示意图a)形成液相b)低熔点元素向母材扩散c)等温凝固d)等温凝固结束e)成分均匀化图９-７　等温凝固过程中固液界面移动模型图9-8成分均匀化过程及元素的浓度分布变化图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

5、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9.2.1扩散连接的工艺特点1.工艺特点2.接头形式设计1.工艺特点1)接合区域无凝固(铸造)组织，不生成气孔、宏观裂纹等熔焊时的缺陷。2)同种材料接合时，可获得与母材性能相同的接头，几乎不存在残余应力。3)对于塑性差或熔点高的同种材料、互相不溶解或在熔焊时会产生脆性金属间化合物的异种材料(包括金属与陶瓷)，扩散连接是可靠的连接方法之一。4)精度高，变形小，精密接合。5)可以进行大面积板及圆柱的连接。6)采用中间层可减少残余应力。1)无法进行连续式批量生产。2)时间长，成本高。3)对接合表面要求严格。4)设备一次性投资较大，且连接

6、工件的尺寸受到设备的限制。2.接头形式设计(1)接头的基本形式　扩散连接的接头形式比熔化焊类型多，可进行复杂形状的接合，如平板、圆管、管、中空、T形及蜂窝结构均可进行扩散连接。(2)扩散连接制造复合材料　在纤维强化复合材料的制造过程中，常用的加工方法之一是扩散连接。图9-１０　扩散连接的基本接头形式9.2.2扩散连接工艺参数选择1.连接温度2.扩散连接时间3.连接压力4.环境气氛5.表面状态6.中间层选择图９-１１SiC/Ti反应层厚度与温度及时间的关系图９-１２　连接温度对锡青铜/Ti接头强度的影响图９-１３　扩散连接时间对铜／钢接头性能的影响图９-１４SiC-金属界面的反应层厚度与接

7、头强度的关系图９-１５　压力对接头弯曲强度的影响图９-１６　连接环境对S/Al/S接头抗弯强度的影响5.表面状态(1)表面粗糙度的影响　几乎所有的焊接件都需要由机械加工制成，不同的机械加工方法，获得的粗糙等级不同。(2)表面清理　待连接零件在扩散连接前的加工和存放过程中，被连接表面不可避免地形成氧化物、覆盖着油脂和灰尘等。9017.tif图９-１８S-Al表面粗糙度对接头抗弯强度的影响6.中间层选择(1)中间层的作用(2