《擴散焊專題》PPT課件.ppt

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1、第6講擴散焊專題焊接新技術在一定的溫度和壓力下使待焊表面相互接觸，通過微觀塑性變形或通過在待焊表面上產生的微量液相而擴大待焊表面的物理接觸，然后經過較長時間的原子相互擴散來實現(xiàn)結合的一種焊接方法.影響擴散焊過程和接頭質量的主要因素是溫度、壓力、擴散時間和表面粗糙度。焊接溫度越高，原子擴散越快，焊接溫度一般為材料熔點的0.6~0.8倍。根據(jù)材料類型和對接頭質量的要求，擴散焊可在真空、保護氣體或溶劑下進行，擴散焊特點擴散焊分類擴散連接原理及機制擴散焊工藝擴散焊設備其他擴散焊方法回顧上節(jié)內容擴散焊的特點與常用壓力焊的相同點：不同點

2、。擴散焊與熔焊、釬焊方法的比較優(yōu)缺點擴散焊的分類單晶硅和單晶硅擴散焊碳碳和鈮合金不銹鋼板和網鋁合金分層制造擴散焊波紋管擴散焊連軸在金屬不熔化的情況下，要形成焊接接頭就必須使兩待焊表面緊密接觸，達到相互原子間的引力作用范圍[(1～5)×10ˉ8cm]以內，這樣才可能形成金屬鍵，獲得具有一定強度的接頭。一般金屬通過精密加工后，其表面輪廓算數(shù)平均偏差為（0.8～1.6）×10ˉ4cm。擴散焊原理及機制原理金屬表面吸附層組成示意圖1-極化分子層2-水吸附層3-氣體吸附層4-氧化層5-變形區(qū)6-金屬金屬真實表面的示意圖在施加正常擴散壓

3、力時，實際接觸面僅占全部表面積的1%左右。其余表面之間的距離均大于原子引力起作用的范圍。實際表面上還存在著氧化膜、污物和表面吸附層，都會影響接觸點上金屬原子之間形成金屬鍵。兩母材在連接表面的晶體位向不同，不同材料的晶體結構也不同，這也會影響到連接過程。固態(tài)擴散焊接過程三個階段：第一階段為物理接觸（接觸變形）階段，高溫下微觀不平的表面，在外加壓力作用下，總有一些點首先達到塑性變形，在持續(xù)壓力作用下，接觸面積逐漸擴大而最終達到整個面的可靠接觸；第二階段是接觸表面的激活界面推移階段，通過原子間的相互擴散，形成牢固結合層，這個階段一

4、般要持續(xù)幾分鐘到幾十分鐘；第三階段是界面和孔洞消失，形成可靠接頭階段在接觸部位形成的結合層向體積方向發(fā)展，擴大牢固連接面消除界面孔洞，形成可靠連接三過程相互交叉進行，連接過程中可生成固溶體及共晶體，有時形成金屬間化合物，通過擴散、再結晶等過程形成固態(tài)冶金結合，達到可靠連接圖擴散焊的三階段模型a)凹凸不平的初始接觸b)第一階段：變形和交界面的形成c)第二階段：晶界遷移和微孔消除d)第三階段：體積擴散，微孔消除擴散焊機制界面吸附與活化：物理吸附，接觸，面積逐漸增加，活化中心，局部化學反應，院子間距離0.1-0.3mm時，化學結合

5、，隨時間延長，整個結合面結合，形成結合層。固體中的擴散機制：擴散速率kerkendal效應：由于擴散系數(shù)不同，界面兩側物質流不同，導致接觸界面的移動，向低熔點一側運動，有時出現(xiàn)非均勻運動，導致出現(xiàn)空洞化學反應化合反應：形成單物質，例如：Cu+Al，隨化合物的生成，反應速度逐漸增加，化合物層寬度增大，當達到一定程度時，繼續(xù)增加擴散焊時間，化合物不再形成。置換反應：活潑元素置換非活潑元素，如Al-Mg+SiO2，形成新相硅。擴散焊專題之二工藝參數(shù)主要包括溫度、壓力、時間、真空度以及焊件表面處理和中間層材料的選擇等，這些因素對擴散

6、連接過程和接頭質量有著極其重要的影響。擴散焊工藝1、溫度：①對連接初期表面凸出部位塑性變形、擴散系數(shù)、表面氧化物向母材內溶解及界面孔洞的消失過程等均產生影響；②也決定了母材的相變、析出以及再結晶過程，從而直接或間接影響到擴散連接過程及接頭質量。溫度越高，擴散系數(shù)越大；連接表面達到緊密接觸所需壓力越小。但溫度提高受到被焊材料冶金物理特性方面的限制；提高加熱溫度還會造成母材軟化及硬化注意：選擇溫度時必須同時考慮到時間和壓力，三者之間具有連續(xù)的相互依賴關系。①一般T升高使強度提高，增加壓力和延長時間也可提高接頭強度（如下圖）。②連

7、接溫度選擇還要考慮到母材成分、表面狀態(tài)、中間層材料以及相變等因素通常，TL≈（0.6~0.8）Tm（Tm為母材金屬的熔點，異種材料連接時為熔點較低母材的熔點），該溫度范圍與金屬的再結晶溫度基本一致，故擴散連接也可稱為再結晶連接。一些金屬材料的連接溫度與熔化溫度的關系及不同接頭組合的最佳連接溫度見表5-1總之：選擇連接溫度時，在盡可能短的時間內、盡可能小的壓力下達到良好的冶金結合，而又不損害母材的性能2、壓力：對給定時間-溫度來說，提高壓力必然獲得好的連接，但加壓時必須保證不引起宏觀塑性變形。壓力越大，溫度越高，緊密接觸的面積

8、越大。但不管壓力多大，連接表面都會存在界面孔洞。壓力的另一個重要作用就是在連接某些異種金屬材料時，防止擴散孔洞的產生。從經濟角度考慮，應選擇較低的壓力;通常擴散焊采用的壓力在0.5~50MPa之間。對于異種金屬擴散焊，較大的壓力對減小或防止擴散孔洞有良好作用。由于壓力對擴散焊的第二、三階段