扩散焊ppt课件

1，1。原理扩散焊接是指连接表面在一定温度和压力下相互接触的过程，连接表面的物理接触通过连接表面产生的局部微观塑性变形或微观液相而扩展，然后结合层的原子在一定时间内相互扩散，形成完整可靠的连接。第4章扩散结合2，1)相同材料的扩散结合，没有两种相同金属的中间层直接接触。在这种类型的扩散焊接中，待焊接的表面通常需要高质量的准备，并且在焊接过程中需要大的压力。焊接后，接头的成分和结构与母材基本相同。2)异种材料异种金属的扩散焊接或金属与陶瓷、石墨等的非金属扩散焊接。(问题)1 .热应力发生在不同膨胀系数的结合面上；低熔点或脆性金属间化合物的共晶组织的冶金反应；由于不同的扩散系数，形成扩散孔；由于不同的电化学性质，发生电化学腐蚀。2.扩散焊接的分类3。3)中间层扩散焊接当上述两种方法难以焊接或效果不佳时，可在待焊接材料之间添加一层金属或合金(称为中间层)，从而可焊接许多难以焊接或冶金上不相容的异种材料，并可焊接相同的高熔点材料。4)扩散焊接法，在固相扩散焊接过程中，母材和中间层都不会熔化或产生液相。5)液相扩散焊接是指在扩散焊接过程中，焊缝区域短时间内出现微量液相的扩散焊接方法。这有助于改善扩散表面的接触条件，并允许使用较低的扩散焊接压力。扩散焊接的特点(1)接头质量好；(2)零件变形小；(3)一次可以焊接多个接头；(4)可以焊接大截面接头；(5)可以焊接其他焊接方法难以焊接的材料和工件；(6)与其他热处理工艺相结合，可获得较大的技术经济效益；(7)零件待焊表面的制备和装配要求较高；(8)焊接热循环时间长，生产率低；(9)一次性设备投资较大，焊接件尺寸受设备限制。(10)接头连接质量无损检测方法不完善。优点，缺点，5。扩散焊接与熔焊和钎焊方法的比较，6.4。扩散焊接原理和扩散机理。在金属不熔化的情况下，待焊接的两个表面必须紧密接触，以使它们之间的距离在(1 5) 10-6 mm之内。在这种情况下，金属原子之间的吸引力开始发挥作用，只有这样才能形成金属键，并获得具有一定强度的接头。事实上，无论在金属表面进行何种精密加工，从会徽的角度来看，它总是不均匀的。7、扩散焊接工艺，第一阶段：变形和界面形成接触点屈服和蠕变塑性变形压力连续接触面积增加，晶粒间连接。第二阶段：晶界迁移和收缩以及微孔的消除；第三阶段：体积扩散，微孔的消除和界面的消失，8，原子扩散的基本定律，(1)扩散系数每单位时间通过某一平面的平均粒子数d=d0exp(e/rt)d-扩散系数；E扩散活化能；r-气体常数；d0-指数前系数；T绝对温度(2)平均原子扩散距离x=(2Dt)0.5x平均原子扩散距离；D扩散系数；扩散时间，9，5。扩散焊接设备，(1)真空室是一个均匀的加热区域，周围是耐高温材料，以保持设定温度。真空室外壳需要冷却。(2)真空系统由扩散泵和机械泵组成。扩散泵的真空度可达1.33x10-2Pa，加入扩散泵后，真空度可达1.33x10-51.33x10-4Pa。(3)加热系统由感应线圈和高频电源组成，可分为感应加热、辐射加热和对于普通金属零件，可以使用精车、精刨(铣)和磨削，通常使粗糙度Ra3.2 m。Ra尺寸的确定也与材料本身的硬度有关。对于硬度较高的材料，Ra应较小，并可放宽对具有软夹层的固相扩散焊和液相扩散焊以及热等静压扩散焊的粗糙度要求。12、b)除油和表面蚀刻通常用酒精、丙酮、三氯乙烯或金属清洗剂进行。有些场合还可以用超声波清洗净化的方法。(2)中间层的选择A)中间层的效果改善了表面接触，降低了对待焊接表面的制备质量的要求，并降低了所需的焊接压力。扩散条件得到改善，扩散过程得到加速，从而降低焊接温度，缩短焊接时间，改善冶金反应，并避免(或减少)脆性金属间化合物和不希望的共晶结构的形成。避免或减少待焊接材料之间的物理和化学性质差异所引起的问题，如过大的热应力、扩散孔等.13、b)中间层材料应满足条件并易于塑性变形；包含加速扩散或降低中间层熔点的元素，如硼、棉被、硅等。物理和化学性质与母材之间的差异小于焊接材料之间的差异。与母体金属不发生不利的冶金反应，如脆性相或不希望的共晶相；它不会对接头造成电化学腐蚀。14、(3)焊接工艺参数a)在一定温度范围内，温度越高，扩散过程越快，获得的接头强度越高。加热温度受待焊接工件和夹具的高温强度、工件的冶金特性如相变和再结晶的限制，固相扩散焊接温度为0.6-0.8 Tm (k) (Tm是基底金属的熔点)。15，b)如果压力太低，表面层的塑性变形不足，在表面上形成物理接触的过程不完全，并且界面上的残余孔太大且过多。较高的压力会使表层产生较大的塑性变形，降低表层的再结晶温度，加速晶界迁移。16、c)保温扩散过程和扩散时间太短，导致焊缝中留有许多孔洞，接头的强度不能达到等于或接近母材的稳定强度；长时间的高温高压不会进一步提高接头质量，反而会使母材晶粒长大。17、d)保护气氛焊接保护气氛的纯度、流量、压力或真空度和漏气率会影响扩散焊接接头的质量。常用的保护气体是氢气，高纯度的氮气、氢气或氮气也可用于一些材料。在超塑性成形扩散焊接工艺中，通常采用氩气保护钛板表面。在其他参数相同的情况下，真空扩散焊接比大气保护氩气所需的扩散时间短。扩散焊接接头的质量检验和评定，(1)接头的主要缺陷，如未熔合、未焊透、裂纹、变形等。(2)用着色、氟石粉或磁粉等检验方法检测表面缺陷，用真空、压缩空气和煤油检测气密性，用超声波和X射线检测接头内部缺陷。目前，超声成像无损检测在扩散焊接接头检测方面已经取得初步成果，需要进一步研究，为扩散焊接在航空航天等国防工业中的应用提供质量保证。目前，扩散焊接已经实现了560多组异种材料的焊接。局部真空焊接的大型工件长50m，重75t。一个由533个零件焊接而成的巨大轰炸机部件。在制造航天器部件时，发动机的喷嘴和蜂窝板是焊接在一起的。飞机制造中的反推力装置、蒙皮、起落架、钛合金空心叶片、轮盘和轮毂；7。应用程序钛合金的超塑成形扩散焊接已成功应用于日常生活中的国产复合底锅(焊后不需要表面处理)等，21、钛合金中空结构、复合底锅，22、8、扩散焊接应用实例、TiNi形状记忆合金和不锈钢瞬时液相扩散焊接工艺研究(1)研究TiNi形状记忆合金具有特殊的形状记忆效应和超弹性，具有比强度高的特点， 耐腐蚀、耐磨、生物相容性好等特点，广泛应用于航空航天、工业制造、医疗器械等领域。 然而，钛镍相对昂贵，将其与性能优异、价格低廉的不锈钢连接是降低材料成本、扩大其应用范围的重要途径。(2)物理和化学性质(如熔点、热导率、热膨胀系数、晶体结构等)。)的TiNi，这是很难焊接的，是非常不同于不锈钢的。采用传统的连接方法时，接头容易产生应力集中和裂纹，以及TiFe、二氟化硫、碳化钛等脆性金属间化合物。容易在接头界面形成，严重影响接头的性能。(3)实验材料与方法实验材料为Ti5012Ni4918(质量分数/%)和304不锈钢，采用50m厚的银铜箔作为中间过渡层，其化学成分为银铜28，熔点为779，室温拉伸强度为343兆帕。实验中使用了搭接接头。样本大小为30mm10mm2mm，搭接长度为10mm。(4)焊接工艺参数的实验在真空扩散炉中进行。真空度为11010-2 1.010-3pa，焊接温度为820 900，保温时间为20 100 min，压力为0 011 MPa。(5)连接温度对接头强度影响的试验结果分析右图所示为当T=60 min，P=0.05 MPa时，接头的抗剪强度随连接温度的变化。随着连接温度的升高，接头的抗剪强度先增大后减小。保温时间对接头强度的影响T=860，P=0.05MPa，接头抗剪强度随保温时间的变化见右图。随着焊接时间的延长，熔化的液态中间层逐渐扩散到母材表面。同时，焊缝组织逐渐均匀化，最终获得性能良好的焊接接头。连接压力对接头强度的影响相对小于温度和时间的影响。当连接压力较小时，焊接材料表面仅有少量微凸起物理接触，塑性变形较小，提供的变形能量也较小，因此焊接速率较小，接头强度不高。当压力增加到0.05MPa时，有效接触面积和变形能力增加，中间层与母材的间隙减小，界面原子扩散加快，接头强度提高。然而，当压力太高时，液体中间层可能在连接过程中被