《扩散焊专题》PPT课件.ppt

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1、第6讲扩散焊专题焊接新技术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合的一种焊接方法.影响扩散焊过程和接头质量的主要因素是温度、压力、扩散时间和表面粗糙度。焊接温度越高，原子扩散越快，焊接温度一般为材料熔点的0.6~0.8倍。根据材料类型和对接头质量的要求，扩散焊可在真空、保护气体或溶剂下进行，扩散焊特点扩散焊分类扩散连接原理及机制扩散焊工艺扩散焊设备其他扩散焊方法回顾上节内容扩散焊的特点与常用压力焊的相同点：不同点

2、。扩散焊与熔焊、钎焊方法的比较优缺点扩散焊的分类单晶硅和单晶硅扩散焊碳碳和铌合金不锈钢板和网铝合金分层制造扩散焊波纹管扩散焊连轴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，达到相互原子间的引力作用范围[(1～5)×10ˉ8cm]以内，这样才可能形成金属键，获得具有一定强度的接头。一般金属通过精密加工后，其表面轮廓算数平均偏差为（0.8～1.6）×10ˉ4cm。扩散焊原理及机制原理金属表面吸附层组成示意图1-极化分子层2-水吸附层3-气体吸附层4-氧化层5-变形区6-金属金属真实表面的示意图在施加正常扩散压

3、力时，实际接触面仅占全部表面积的1%左右。其余表面之间的距离均大于原子引力起作用的范围。实际表面上还存在着氧化膜、污物和表面吸附层，都会影响接触点上金属原子之间形成金属键。两母材在连接表面的晶体位向不同，不同材料的晶体结构也不同，这也会影响到连接过程。固态扩散焊接过程三个阶段：第一阶段为物理接触（接触变形）阶段，高温下微观不平的表面，在外加压力作用下，总有一些点首先达到塑性变形，在持续压力作用下，接触面积逐渐扩大而最终达到整个面的可靠接触；第二阶段是接触表面的激活界面推移阶段，通过原子间的相互扩散，形成牢固结合层，这个阶段一

4、般要持续几分钟到几十分钟；第三阶段是界面和孔洞消失，形成可靠接头阶段在接触部位形成的结合层向体积方向发展，扩大牢固连接面消除界面孔洞，形成可靠连接三过程相互交叉进行，连接过程中可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，达到可靠连接图扩散焊的三阶段模型a)凹凸不平的初始接触b)第一阶段：变形和交界面的形成c)第二阶段：晶界迁移和微孔消除d)第三阶段：体积扩散，微孔消除扩散焊机制界面吸附与活化：物理吸附，接触，面积逐渐增加，活化中心，局部化学反应，院子间距离0.1-0.3mm时，化学结合

5、，随时间延长，整个结合面结合，形成结合层。固体中的扩散机制：扩散速率kerkendal效应：由于扩散系数不同，界面两侧物质流不同，导致接触界面的移动，向低熔点一侧运动，有时出现非均匀运动，导致出现空洞化学反应化合反应：形成单物质，例如：Cu+Al，随化合物的生成，反应速度逐渐增加，化合物层宽度增大，当达到一定程度时，继续增加扩散焊时间，化合物不再形成。置换反应：活泼元素置换非活泼元素，如Al-Mg+SiO2，形成新相硅。扩散焊专题之二工艺参数主要包括温度、压力、时间、真空度以及焊件表面处理和中间层材料的选择等，这些因素对扩散

6、连接过程和接头质量有着极其重要的影响。扩散焊工艺1、温度：①对连接初期表面凸出部位塑性变形、扩散系数、表面氧化物向母材内溶解及界面孔洞的消失过程等均产生影响；②也决定了母材的相变、析出以及再结晶过程，从而直接或间接影响到扩散连接过程及接头质量。温度越高，扩散系数越大；连接表面达到紧密接触所需压力越小。但温度提高受到被焊材料冶金物理特性方面的限制；提高加热温度还会造成母材软化及硬化注意：选择温度时必须同时考虑到时间和压力，三者之间具有连续的相互依赖关系。①一般T升高使强度提高，增加压力和延长时间也可提高接头强度（如下图）。②连

7、接温度选择还要考虑到母材成分、表面状态、中间层材料以及相变等因素通常，TL≈（0.6~0.8）Tm（Tm为母材金属的熔点，异种材料连接时为熔点较低母材的熔点），该温度范围与金属的再结晶温度基本一致，故扩散连接也可称为再结晶连接。一些金属材料的连接温度与熔化温度的关系及不同接头组合的最佳连接温度见表5-1总之：选择连接温度时，在尽可能短的时间内、尽可能小的压力下达到良好的冶金结合，而又不损害母材的性能2、压力：对给定时间-温度来说，提高压力必然获得好的连接，但加压时必须保证不引起宏观塑性变形。压力越大，温度越高，紧密接触的面积

8、越大。但不管压力多大，连接表面都会存在界面孔洞。压力的另一个重要作用就是在连接某些异种金属材料时，防止扩散孔洞的产生。从经济角度考虑，应选择较低的压力;通常扩散焊采用的压力在0.5~50MPa之间。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。由于压力对扩散焊的第二、三阶段