扩散连接原理ppt课件.ppt

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1、扩散连接原理扩散连接特点扩散连接分类扩散连接原理扩散焊工艺扩散焊设备典型的扩散焊扩散焊的特点扩散连接（或称扩散焊）是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。与常用压力焊的相同点：在连接过程中需要施加一定的压力。不同点：工艺条件的不同。扩散焊与熔焊、钎焊方法的比较⒈扩散焊接头的显微组织和性能与母材接近或相同，不存在气孔、宏观裂纹等融化焊特有的缺陷，也不存在具有过热组织的热影响区。焊接参数容易控制，批量生产时接头质量稳定。2.可以进行内部及多点、大面积构件的连接以及电

2、弧可达性不好或用熔焊方法不能实现的连接。可焊接其他方法难以焊接的材料。优点：3.可焊接其他焊接方法难以焊接的焊件和材料，如弥散强化合金、活性金属、耐热合金、陶瓷和复合材料等，特别适合于不同种类的金属、非金属及异种材料的连接。⒋作为一种高精密的连接方法，焊后焊件不变形，可以实现机械加工后的精密装配连接。缺点：⒈焊件待焊表面的制备和装配要求较高。⒉焊接过程中焊接时间长，生产效率低。在某些情况下还会产生一些晶粒过渡长大等现象。⒊无法进行连续式批量生产。⒋设备一次性投资较大，且连接工件的尺寸受到设备的限制。主要用于：异种金属材料、陶瓷、金属间化合物、非晶态及单晶合金应用领域：航空航天、仪表及电子、核

3、工业、能源、化工及机械制造二.扩散焊的分类一些扩散焊的实例：钼锆合金铝合金泵叶轮铜和不锈钢铝合金和铜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。三.扩散连接原理固相扩散连接原理在施加正常扩散压力时，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

4、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。金属真实表面的情况：扩散焊时，通过对连接界面加压和加热，使得表面氧化膜破碎和表面微观凸出部位发生塑性变形和高温蠕变，若干微小区域出现金属之间的结合，这些区域进一步通过连接表面微小凸出部位的塑性变形、母材之间发生的原子相互扩散得以不断扩大，当整个连接界面均形成金属键结合时，也就最终完成了扩散连接过程。扩散连接过程的三个阶段：物理接触阶段高温下微观不平的表面在外加压力的作用下，一些点首先达到塑性变形，持续加压，接触面积逐渐扩大，最终达到整个面的可靠接触，如图b所示。界面处未能达到紧密

5、接触的区域逐渐演变成界面孔洞。其中大部分空洞能依靠扩散而逐渐消除，个别较大的孔经过很长时间难以消除，形成连接缺陷。B.接触表面的激活阶段连接表面达到紧密接触后，由于变形引起的晶格畸变、位错、空位等各种缺陷大量堆集，界面区的能量显著增大，原子处于高度激活状态，扩散迁移十分迅速，因此很快就形成以金属键连接为主要形式的接头，如图c。C.形成可靠接头阶段在接触部分形成结合层，逐渐向体积方向发展，形成可靠的连接接头，如图d。上述三个阶段是扩散焊过程的主要特征，其过程是相互交叉进行，最终在连接界面处由于扩散、再结晶等生成固溶体及共晶体，有时生成金属化合物，形成可靠的连接。该过程同时应考虑界面生成物的性质

6、，如性能差别较大的两种金属，在高温长时间扩散时，界面极易生成脆性金属间化合物，而使接头性能变差。2.液相扩散连接基本原理液相扩散连接（也称瞬时液相扩散连接）通常采用比母材熔点低的材料作中间夹层，在加热到连接温度时，中间层熔化，在结合面上形成瞬间液膜，在保温过程中，随着低熔点组员向母材的扩散，液膜厚度随之减小直至消失，再经一定时间的保温而使成分均匀化。液相扩散连接大致可分为以下3个阶段：液相的生成。将中间层材料夹紧在焊件间，并加上一定的焊接压力，在保护气体保护下进行加热，直至中间层材料液化和填满间隙。等温凝固过程。当液相形成并填满焊缝间隙后，进入保温期，它使液固相之间进行充分的扩散。成分均匀化

7、。由等温凝固形成的接头成分很不均匀，为获得成份和组织均匀化的接头，需要继续保温扩散来完成。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)成份均匀化瞬间液相扩散连接的示意图：瞬时液相扩散连接特点：该方法的表面平备要求不高，其粗糙度为40um左右。焊接时间短。装备轻，自动化程度高，适合于现场焊接，也适合于室内焊接。接头质量可靠。由图a可知这里有二段待焊钢管，中间夹着中间层材料，钢管轴向加压力F，