扩散焊技术ppt课件.ppt

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1、低温焊接技术扩散焊摩擦焊冷金属过渡焊接（CMT)许志武博士/副教授哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室2021/8/91焊接技术分类固相连接：扩散焊摩擦焊超声波焊爆炸焊段焊2021/8/92扩散焊焊接原理：在真空或惰性环境下，将两个待焊试件紧密接触，加热至低于固相线的温度（T=0.5-0.8Tm),在一定的压力作用下，首先界面局部接触塑性变形，促使氧化膜破碎分解；当达到净面接触时，为原子间扩散创造了条件，同时界面上的氧化物被溶解吸收；继而再结晶组织生长，晶界移动，有时出现联生晶及金属间化合物，经过一段时间后构成牢固一体

2、的焊接接头。2021/8/93扩散焊焊接特性：(1)扩散焊接头的显微组织和性能与母材接近或相同，不存在熔化缺陷(2)焊接温度低，母材损伤小(3)可进行内部及多点、大面积焊接(4)微变形、小应力、高精密(5)适合于塑性差或熔点及耐热材料的同种和异种、多层材料间连接（扩散焊的研究和实际应用中，70%涉及异种材料的连接）(6)表面制备要求高(7)焊接和辅助时间长(8)设备一次性投资大，工件尺寸受到设备限制2021/8/94焊接设备：扩散焊技术指标下：(1)极限真空度：2×10-4Pa（冷态）2×10-3Pa（热态）(2)压升率≤0

3、.5Pa/h(3)高频加热功率25KW(4)加压范围300N-40000N，控制精度±3%(5)最高加热温度1300℃，控制精度±1℃(6)位移测量范围-2-+3mm，测量精度1‰(7)真空室尺寸φ350×350mm真空系统、加压系统、加热系统、控制及测量系统2021/8/95焊接过程：（1）工件表面处理平整，Ra一般＜0.8；无油污（2）工件装配中间层选择（塑性好；含加速扩散元素，如B、P、Si等；有活化作用；不与母材发生有害反应等，厚度一般为几十微米）、放置阻焊剂（熔点或软化点高于焊接温度；化学稳定性好）（3）

4、装炉（4）焊接（5）炉冷扩散焊2021/8/961）连接温度2）连接时间SiC/Ti反应层厚度与温度及时间的关系SiC-Nb界面反应层厚度与时间的关系焊接工艺参数：3）连接压力2021/8/974）表面加工状态Si3N4-Al表面粗糙度对接头弯曲强度的影响5）连接气氛6）中间层的选择环境条件对Si3N4/Al/Si3N4接头抗弯强度的影响降低连接温度减小连接压力降低界面应力集中2021/8/98典型焊接构件铝－钛钛－不锈钢铝－铜铝－不锈钢2021/8/99衍生技术：扩散焊（1）过渡液相扩散连接（2）热轧扩散连接（3）超塑性扩

5、散连接原理：TransientLiquidPhaseBonding1）焊接温度达到中间层的熔点而使其熔化成液相，或加热条件下，通过中间层金属与基体金属相互扩散，达到低熔点共晶成分而形成液相共晶；2）形成的共晶薄膜在较小压力下润湿母材，然后保持恒定温度使中间层与母材之间的扩散继续进行，达到最大液相量；3）元素继续扩散，达到固、液相线之间的成分时开始等温凝固；4）完全凝固后经过均匀化，形成与母材组织成分一致的焊接接头。2021/8/910（1）过渡液相扩散焊优点：焊接温度低；液体金属原子运动较为自由，扩散速度快；压力作用下液相薄

6、膜更易破坏界面连续的氧化膜并能消除接头表面的油污；液相层在压力条件下凝固，最后所得组织致密，易得到与母材组织近似的接头。压力Al—Ga26.6℃Al—Li180℃Al—Zn381℃Al—Ge420℃Al—Mg450℃Al—Cu548℃Al—Ag577℃Al—Si577℃Al—Ni639℃2021/8/911(1)利用非金属中间层：玻璃(2)利用组合金属中间层：低/高/低陶瓷材料瞬间液相扩散焊过程示意图熔化的B或AB的界面产物可以和陶瓷连接。A是高熔点元素且线膨胀系数和复合材料相似。高熔点的中间层能够消耗低熔点层，形成高熔点的

7、合金或反应产物。中间层的选择原则：BAB（1）过渡液相扩散焊2021/8/912陶瓷材料瞬间液相扩散焊常用复合中间层2021/8/913（2）热轧扩散焊将构件在真空环境下加热至一定温度，随后通过辊轧力使连接界面的金属发生塑性融合，实现连接2021/8/914典型界面特征优点：（1）焊接温度低，材料连接面无有害反应（2）适合双金属与多金属的较大面积连接（3）焊接速度较快2021/8/915典型焊接构件不锈钢/钼不锈钢/钛合金不锈钢/铜合金铝/钢。。。。。2021/8/916（3）超塑性扩散焊超塑性是指材料在一定的内部（组织）条

8、件（如晶粒形状及尺寸，相变等）和外部（环境）条件下（如温度、应变速率等），呈现出异常低的流变抗力、异常高的流变性能（例如大的延伸率）的现象。金属超塑性可以分为几类，主要是以下两种：①细晶超塑性（又称组织超塑性或恒温超塑性），其内在条件是具有稳定的等轴细晶组织，外在条件是每种超塑性材料应在特