扩散焊实验资料
第二章扩散焊
工件为普通材料，其熔焊、钎焊的焊接性均较好 。但因其结构复杂，用熔焊有困难，用钎焊时也 会因钎料流布不均匀或因钎料流失而造成结构性 能恶化，此时采用扩散焊就可获得满意的结果。
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一、工件待焊表面的制备和清理
1．表面机加工
2．除油污和表面侵蚀
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二、中间层材料的选择
中间层的作用是：
改善表面接触，从而降低对待焊表面制备质量的要 求，降低所需的焊接压力。 2) 改善扩散条件，加速扩散过程，从而可降低焊接温 度，缩短焊接时间。 3) 改善冶金反应，避免（或减少）形成脆性金属间化 合物和不希望有的共晶组织。 4) 避免或减少因被焊材料之间物理化学性能差异过大 所引起的问题，如热应力过大，出现扩散孔洞等。
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三、热等静压扩散焊设备
Nhomakorabea
1-电热器 2-炉衬 3-隔热层 4-电源引线 5-惰性气体管道 6-安全阀组件 7-真空管道 8-冷却管 9-热电耦
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第五节 扩散焊接头质量及检验
扩散焊工艺过程较易控制，重复性好。
生产中主要靠控制工艺过程中各参数来 保证质量，同时采用随机抽样进行金相 检查，并配以超声等无损检测手段，但 到目前为止，还无十分可靠的非破坏性 检测手段
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二、异种材料扩散焊
异种材料扩散焊是指异种金属或金属与陶瓷，
石墨等非金属的扩散焊。进行这种类型的扩散 焊时，可能出现下列现象： 1由于膨胀系数不同而在结合面上出现热应力 。 2在结合面上由于冶金反应而产生低熔点共晶 组织或者形成脆性金属间化合物。 3由于扩散系数不同而在接头中形成扩散孔洞 。 4由于两种金属的电化学性能不同，接头易出 9 现电化学腐蚀
度、漏气率均会影响扩散焊接头质量． 常用保护气体是氩气，常用真空度为(10 ～20) X 10-3Pa．
扩散焊简介
以铜薄膜作中间层的镁铝扩散焊接简介一、扩散焊原理简介：如上图所示的三个阶段描述了无扩散辅助材料的常规扩散焊接接头的形成过程。
这里温度、压力、时间和真空等为实验金属间原子相互扩散与金属键结合创造了条件。
在温室下焊接表面无论焊前如何加工处理，贴合时只限于极少数凸出点接触，进入前一阶段，在温度和压力作用下，粗糙表面上首先在微观凸起点接触的部位开始塑形变形，并在变形中挤碎了表面氧化膜，于是导致该接触点的面积增加和被挤平，净面接触处便形成金属件连接，其余未连接部分就形成微孔（空隙）残留在界面上。
在如图所示的第一阶段中，粗糙接触面主要是按照屈服和蠕变变形机理发生变化的，在大部分界面上达到紧密接触。
在此阶段结束时，接头基本上位于接触面的晶界上，这些接触面之间存在着空隙。
第二阶段，原子持续扩散，而使界面上许多微孔消失。
在这个阶段中，扩散机理比变形机理更重要，随着原子晶界扩散的继续进行，许多空间消失。
在此同时，界面晶界发生迁移，离开接头的初始平面，形成一个平衡的形态，而在一些晶粒内留下许多残余空隙。
第三阶段，继续扩撒，界面与微孔最后消失形成新的晶界，达到冶金结合，最后接头成分趋向均匀。
上述扩散焊接形成三阶段，温度决定第一阶段中接触面积的大小，也决定了控制二三阶段中消除微孔的扩散速度，压力主要在第一阶段起作用，它能使接触面积增大。
而形成接头所需要的时间，则取决于所加的温度和压力。
二、：铜薄膜为中间层的扩散焊原理采用磁控溅射技术在变形镁合金表面沉积铜薄膜，将其作为中间层对变形镁合金和硬铝合金进行了低温扩散焊接研究．利用超声波显微镜、x射线衍射、扫描电镜、电子探针等对焊接接头界面区域的显微结构及物相等进行了研究．研究结果表明，在镁合金基体上沉积的cu薄膜主要以(111)、(200)晶向上生长，薄膜表面平整、均匀、致密；在扩散焊接工艺条件焊接温度T=455℃、保温时间t=90 min、压力P=3 MPa下获得了质量较好的Mg／Al焊接接头．焊接接头界面区域由铝镁原子比分别为3：2，1：1，12：17三层镁铝系金属间化合物构成，接头断裂破坏发生在镁铝系化合物层，断口呈现明显的脆性断裂特征．镁合金作为一种新型的工程结构材料越来越引起了社会各界的广泛关注，因其具有比强度高、刚度大、抗冲击性能好、抗震性好、热容量低、冷凝速度快、良好的机械加工性能等优点，现已广泛地、航空航天、民用电子产品等领域．铝是地壳中含量最高的金属元素，铝合金是目前使用最广的金属结构材料之一．铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，同时其塑性好，能够加工成各种型材，具有良好的导电性、导热性和抗蚀性等特点．如果实现镁合金与铝合金异种金属的焊接并形成可靠的焊接结构件，不仅能充分发挥镁合金、铝合金各自的优异性能，还能够大大拓展其在高科技领域，特别是在航空航天方面的应用，所以实现镁铝异种金属的焊接具有非常深远的现实意义．然而镁铝异种金属因其物理化学性质的差异利用一般的焊接方法要实现其可靠连接十分困难，两种金属直接焊接主要存在的问题是：a．镁、铝的活性很高，容易与空气中的氧气发生反应在表面形成一层氧化物膜，氧化物膜的存在不利于母材原子的相互扩散，导致焊接工艺难以控制；b．镁与铝易相互反应，焊接接头界面区域生成大量高硬度脆性金属间化合物并出现分层现象，导致焊接接头强度不高．磁控溅射镀膜是添加焊接中间层的一种切实可行的方法，薄膜的沉积一方面能减小焊接母材的表面粗糙度促进母材焊接面的充分接触，另一方面能够针对不同焊接体系实现多层复合中间层的添加，同时因其自身特点而具有非常独特的应用前景．本文中利用磁控溅射镀膜技术在焊接母材镁合金表面沉积一层致密度高、结晶性好，厚度均匀Cu薄膜，将Cu作为中间层实现了对镁／铝的真空低温扩散焊接。
真空扩散焊实验
真空扩散焊实验一、实验目的1、了解真空泵原理。
2、了解并掌握真空扩散焊的操作流程。
3、了解真空退火炉的结构及工作原理。
二、实验原理扩散焊是在一定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，然后经较长时间的原子相互扩散来实现结合的一种焊接方法。
根据具体实现形式可分为真空扩散焊、超塑性成形扩散焊、热等静压扩散焊等焊接方法。
真空扩散焊是一种最常见的扩散焊接方法，由于焊接在真空状态下进行，因此被焊材料或中间层合金中含有易挥发元素时不应采用次方法，此外由于受真空室尺寸的限制，仅适用于尺寸不大的工件。
三、实验设备、材料1、真空高温退火炉2、0.2mm紫铜板（10mm*15mm*0.2mm）四块。
3、模具一套。
四、实验内容及步骤1、真空退火炉结构及原理介绍。
本系列卧式真空退火炉]主要应用于特种材料、不锈钢、硒钢片铁芯、贵金属零件、银铜复合铆钉及。
设备特点：1）. 本设备专用于小零件等在真空状态下的退火；2）. 炉罐密封性好，有效的避免了工件在退火处理中的表面氧化、生锈，提高了处理质量；3）. 保温炉体可向后移动，退火完成后，在保持真空状态下提高冷却速度。
技术参数：1.均温区尺寸：400*400*600mm2.最高温度：1000°C3.使用温度：≦950°C4.温度均匀性：≦±5°C5.控温精度：≦±1°C6.极限真空度：≦5.0*310-Pa7.真空度：≦5.0*310-Pa8.加热功率：50KVA2、罗茨泵原理、真空泵原理、机械泵原理介绍。
罗茨泵的结构如图所示。
在泵腔内，有二个“ 8 ”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为 1 的一对齿轮带动做彼此反向的同步旋转运动。
在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙。
由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故中、高真空罗茨泵需要前级泵。
第六讲扩散焊专题
a) 从经济角度考虑，应选择较低的压力; b) 通常扩散焊采用的压力在0.5~50MPa之间。 c) 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。 d) 由于压力对扩散焊的第二、三阶段影响较小，在固态扩散
焊时可在后期将压力减小，以便减小工件的变形。
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回顾上节 内 容
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
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扩散焊的特点
与常用压力焊的相同点：不同点。
扩散焊与熔焊、钎焊方法的比较 优缺点
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扩散焊的分类
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单晶硅和单晶硅扩散焊
不锈钢板和网
碳碳和铌合金
3、保温时间：与温度、压力、中间扩散层厚度和对接成分及组织 均匀化的要求密切相关，也受材料表面状态和中间层材料的影响。 扩散层深度或反应层厚度与扩散时间的平方根成正比。扩散连接 接头强度与保温时间的关系x=如k t下图所示。也存在一个临界保温时 间，接头强度、塑性、延伸率和冲击韧性与保温时间的关系均是 先增大到一定程度后趋于稳定
置换反应：活泼元素置换非活泼元素，如AlMg+SiO2，形成新相硅。
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扩散焊专题之二
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扩散焊工艺
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，这些因素对扩散连接过程和接头质量有着极 其重要的影响。
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
扩散焊实验资料
弥散铜/纯铜扩散焊工艺电阻焊时电极要求工作部位等关键之处采用该类高强高导铜合金，其他部位则可采用导电性优良而价格则相对低廉的纯铜来代替，从而降低生产成本。
加热温度、压力、扩散时间是影响扩散焊接头质量的主要因素温度:扩散温度由500℃上升到550℃时，由于温度升高，提高了原子的振动能，有助于Cu原子借助能量起伏而越过势垒进行扩散迁移.同时温度升高.金属内部的空位浓度提高，这也有利于Cu原子的扩散。
但当扩散温度由550℃升高到600℃时，焊缝两侧母材晶粒迅速长大，降低了扩散焊接头的韧性，同时造成焊接接头处的晶界、亚晶界消失，导致接头抗拉强度下降。
因此，选择合适的加热温度对提高扩散焊焊接接头质量十分重要。
(2)保温时间对接头抗拉强度的影响保温时间长，Cu原子的扩散均匀充分;保温时间太短，接头界面两侧的铜原子来不及充分扩散，导致接头界而处出现空隙，焊接接头强度较低。
增加保温时间可以使接头组织更均匀，随着扩散时间的延长，原子扩散得到充分进行，接头强度也随之提高。
但当保温时间延长到一定程度时，对焊接接头强度起不到进一步提高的作用，反而会使扩散焊接头出现晶粒长大，晶界、亚晶界消失现象，同样导致焊接接头的性能下降。
(3)焊接压力对接头抗拉强度的影响焊接压力为15 MPa时，接头界而上的大部分区域结合不够致密，在扫描电镜(SEM)下可以观察到扩散界面过渡区中存在大量孔洞及不连续的夹杂物，这些夹杂物附着在结合界处，造成结合界面的不连续，当焊接压力为25 MPa时，在扫描电镜中观察到2种材料之间结合紧密，无孔洞及夹杂等缺陷。
随着焊接压力的提高.焊接界面上的孔洞逐渐弥合、消除，所得接头组织致密均匀，抗拉强度也较高。
焊接压力对接头性能的影响主要是通过金属的塑性变形表现出来，宏观上看来已经十分光洁与平整的母材表而，微观上是凹凸不平的，适当的焊接压力可以使焊件表而微观凸起部分产生塑性变形后达到紧密接触状态，增大接触而积可以增加原子扩散通道，促进界而区的扩散。
《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》范文
《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，异种金属之间的连接技术越来越受到重视。
其中，真空扩散焊作为一种可靠的焊接方法，在铝、铜和钨等金属的连接中具有广泛的应用前景。
本文旨在研究铝、铜和钨三种异种金属的真空扩散焊接性能，探讨其焊接工艺、接合界面特征以及焊接强度等因素。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所用的材料为铝、铜和钨三种金属。
首先，将这三种金属表面进行抛光处理，以去除表面杂质和氧化物，保证焊接质量。
2. 真空扩散焊工艺实验采用真空扩散焊设备进行焊接。
首先，将铝、铜和钨的焊接端面紧密贴合；然后，在一定的真空度下进行加热，使金属原子在高温下产生扩散，实现金属的连接。
3. 实验方法通过金相显微镜、扫描电镜（SEM）以及能谱分析（EDS）等手段，观察焊接接合界面的微观结构，分析金属的扩散程度和焊接强度。
三、实验结果与分析1. 焊接接合界面特征铝、铜和钨三种金属的焊接接合界面呈现出明显的特征。
在高温下，三种金属的原子产生扩散，形成了一定的冶金结合。
接合界面处，可以观察到金属之间的互溶现象以及新的相的形成。
2. 金属扩散程度通过扫描电镜观察，发现铝、铜和钨三种金属在真空扩散焊过程中，原子扩散程度较高。
其中，铝与铜之间的互溶程度较高，而钨由于具有较高的熔点和硬度，原子扩散相对较慢。
3. 焊接强度经过拉伸试验测试，铝、铜和钨三种金属的真空扩散焊接接头具有较高的焊接强度。
其中，接头的强度与金属的扩散程度、接合界面的微观结构等因素密切相关。
四、讨论1. 工艺参数对焊接性能的影响真空扩散焊的工艺参数如温度、压力、时间等对铝、铜和钨三种金属的焊接性能具有重要影响。
适当调整工艺参数，可以优化金属的扩散程度和焊接强度。
2. 金属互溶性与新相的形成在真空扩散焊过程中，铝、铜和钨三种金属之间发生互溶现象，形成新的相。
这些新相的形成对焊接接头的性能具有重要影响。
因此，研究金属的互溶性以及新相的形成机制对于提高异种金属的真空扩散焊接性能具有重要意义。
真空扩散焊实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过真空扩散焊接技术，实现不同金属材料的连接，并研究焊接过程中的关键参数对焊接质量的影响。
通过实验，掌握真空扩散焊接的基本原理、操作方法以及焊接接头的性能评价。
二、实验原理真空扩散焊是一种固态连接技术，它利用在高温和压力下，通过原子扩散实现焊接接头金属的结合。
在真空环境下，可以避免氧化等不利因素的影响，从而获得高质量的焊接接头。
三、实验材料及设备1. 实验材料：- 低碳钢（Q235）- 不锈钢（304）- 铝合金（6061）2. 实验设备：- 真空扩散焊炉- 温度控制器- 压力传感器- 真空泵- 显微镜- 扫描电镜（SEM）四、实验步骤1. 准备工作：- 将待焊接材料切割成所需尺寸。
- 清洁待焊接表面，去除氧化层和污物。
- 将待焊接材料放置在真空扩散焊炉中。
2. 真空扩散焊接：- 启动真空泵，使炉内真空度达到预定值。
- 升温至焊接温度，保持一段时间。
- 施加压力，使待焊接材料紧密接触。
- 保持焊接温度和压力一段时间，使原子扩散。
3. 焊接接头性能评价：- 焊接完成后，取出焊接接头。
- 使用显微镜观察焊接接头外观。
- 使用SEM观察焊接接头微观形貌。
- 对焊接接头进行力学性能测试，如拉伸、弯曲等。
五、实验结果与分析1. 焊接接头外观：- 低碳钢与不锈钢焊接接头表面光滑，无明显缺陷。
- 铝合金焊接接头表面出现少量气孔。
2. 焊接接头微观形貌：- 低碳钢与不锈钢焊接接头微观形貌显示良好的冶金结合。
- 铝合金焊接接头微观形貌出现少量孔洞，但无明显缺陷。
3. 焊接接头力学性能：- 低碳钢与不锈钢焊接接头抗拉强度达到母材的80%以上。
- 铝合金焊接接头抗拉强度达到母材的70%。
六、实验结论1. 真空扩散焊接技术可以实现不同金属材料的连接，并获得高质量的焊接接头。
2. 焊接温度、压力和时间是影响焊接接头质量的关键因素。
3. 低碳钢与不锈钢焊接接头性能良好，可用于实际工程应用。
4. 铝合金焊接接头存在少量气孔，但性能仍能满足一般要求。
扩散焊 3.1.15
3. 扩散焊3.1扩散焊原理及设备1. 原理：扩散焊是在一定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待焊面产生的微量液相而扩大待焊面的物理接触，然后经较长时间的原子相互扩散来实现冶金结合的一种焊接方法。
在金属不熔化的情况下，两工件之间接触距离达到（1～5）×10-8 CM 以内时，金属原子间的引力才开始起作用。
一般金属通过精密加工后，其表面轮廓算术平均偏差为（0.8～1.6）×10-4 CM 。
在零压力作用下接触时，实际接触面只占全部表面积的百万分之一。
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。
图1 金属真实表面示意图 金属真实表面的情况（见图1）。
扩散焊过程的三个阶段，（见图2）。
第一阶段变形和交界面的形成。
在温度和压力的作用下，微观凸起部位首先接触和变形，在变形中表面吸附层被挤开，氧化膜被挤碎，凸点产生塑性变形，开始形成金属键连接。
第二阶段晶界迁移和微孔的消除。
原子扩散和再结晶的作用，开始形成焊缝。
第三阶段体积扩散，微孔和界面消失。
原子扩散向纵深发展，在界面处达到冶金连接。
图2 扩散焊的三个阶段模型图影响扩散过程和程度的主要工艺因素1）温度：影响扩散焊进程的主要因素是原子的扩散，影响原子扩散的主要因素是浓度梯队和温度。
扩散焊温度一般高于1/2金属熔化温度。
0.6～0.8Tm（Tm母材熔点）。
2）压力：主要影响扩散焊第二阶段。
压力过低表面层塑性变形不足。
0.5～50Mpa。
3）时间：扩散焊需要较长的时间。
时间过短，会导致焊缝中残留有许多孔洞，影响接头性能。
2. 设备：真空扩散焊设备——由真空室、加热器、加压系统、真空系统、温度测控系统及电源等组成。
图3 真空扩散焊设备示意图超塑成型扩散焊设备——由压力机和专用加热炉组成。
图4 超塑成型扩散焊设备示意图热等静压扩散焊设备——设备较复杂。
图5 热等静压扩散焊设备示意图3.2 扩散焊应用及特点1.特点：1）接头质量好，焊后无需机加工。
扩散焊
扩散焊:扩散焊又称扩散连接，是把两个或两个以上的固相材料（或包括中间层材料）紧压在一起，置于真空或保护气氛中加热至母材熔点一下温度，对其施加压力使连接界面微观塑性变形达到紧密接触，再经保温、原子相互扩散而形成牢固的冶金结合的一种连接方法。
通常根据焊接过程中是否出现液相将扩散焊分为固态扩散焊和瞬间液相扩散焊。
1.固态扩散焊接过程(Solid Phase Diffusion)固态扩散连接的过程大致可分为三个阶段：第一阶段为接触变形阶段，高温下微观不平的表面，在外加应力的作用下，总有一些点首先达到塑性变形，在持续压力的作用下，接触面积逐渐扩大，最终达到整个面的可靠接触；第二阶段是界面推移阶段，通过接触界面原子间的相互扩散，形成牢固的结合层，这个阶段一般要持续几分钟到几十分钟；第三阶段是界面和孔洞消失阶段，在接触部位形成的结合层逐渐向体积方向发展，扩大牢固连接面，消除界面孔洞，形成可靠的连接接头。
三个过程相互交叉进行，连接过程中可以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。
室温装配状态变形----接触阶段扩散----界面推移阶段界面孔洞消失阶段固态扩散焊三阶段示意图2.瞬间液相扩散焊接过程(TLP-Transient Liquid Phase)瞬时液相扩散焊（TLP）也称接触反应钎焊或者扩散钎焊，如果生成低熔点的共晶体，也称为共晶反应钎焊。
其重要特征是夹在两待焊面间的夹层材料经加热后，熔化形成一极薄的液相膜，它润湿并填充整个接头间隙，随后在保温过程中通过液相和固相之间的扩散而逐渐凝固形成接头。
其具体过程也分为三个阶段：第一阶段是液相生成阶段，首先将中间层材料夹在焊接表面之间，施加一定的压力，然后在无氧化条件下加热，使母材与夹层之间发生相互扩散，形成小量的液相，填充整个接头缝隙；第二阶段是等温凝固阶段，液-固之间进行充分的扩散，由于液相中使熔点降低的元素大量扩散至母材中，母材内某些元素向液相中溶解，使液相的熔点逐渐升高而凝固，形成接头。
《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》范文
《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，异种金属之间的连接技术在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
其中，真空扩散焊作为一种有效的连接方法，在铝、铜和钨等金属的连接中具有广泛的应用前景。
本文旨在研究铝、铜和钨三种异种金属的真空扩散焊接过程及其性能特点。
二、实验材料与方法1. 实验材料本实验采用纯铝、纯铜和钨三种金属作为研究对象。
首先将这三种金属材料进行表面处理，以去除表面的氧化物和其他杂质，确保焊接质量。
2. 实验方法（1）制备焊接试样：将处理后的铝、铜和钨金属板材切割成合适大小的试样，并进行预处理，如去油、除污等。
（2）真空扩散焊：将预处理后的试样放入真空扩散焊机中，进行真空扩散焊接。
在焊接过程中，控制焊接温度、时间和压力等参数，以确保焊接质量。
（3）性能测试：对焊接后的试样进行性能测试，包括拉伸强度、硬度、金相组织等。
三、实验结果与分析1. 真空扩散焊过程分析在真空扩散焊过程中，铝、铜和钨三种金属在高温高压的条件下发生原子扩散，形成冶金结合。
其中，铝与铜之间的扩散速度较快，而钨与铝、铜之间的扩散速度相对较慢。
这主要是由于不同金属的原子结构、化学性质以及物理性质等方面的差异所导致的。
2. 力学性能分析通过对焊接后的试样进行拉伸强度测试，发现铝-铜和铝-钨的接头强度均达到了一定的水平。
其中，铝-铜接头的拉伸强度较高，而铝-钨接头的拉伸强度相对较低。
这可能与不同金属的物理性质和化学性质有关。
此外，通过对硬度测试的结果进行分析，发现接头的硬度分布均匀，未出现明显的硬度降低或突变现象。
3. 金相组织分析通过金相显微镜观察焊接接头的金相组织，发现铝、铜和钨三种金属在焊接过程中形成了良好的冶金结合。
接头的微观组织致密、无气孔和裂纹等缺陷。
同时，通过对不同参数下接头的微观组织进行比较，发现适当的焊接温度和时间对提高接头的性能具有重要意义。
四、讨论与展望本文研究了铝、铜和钨三种异种金属的真空扩散焊接过程及其性能特点。
20crmo钢管真空扩散焊接头抗拉强度试验
20crmo钢管真空扩散焊接头抗拉强度试验20CrMo钢管是一种耐热、高强度的结构钢，由于其良好的经济性、塑性和强度，主要被应用于电力、能源、化工、石油、机械等行业。
由于20CrMo钢管的超强特性，结构刚度高，抗拉强度也比一般钢管高，因此20CrMo钢管可以用于输水、输油、空调冷热水输送系统等场合。
由于20CrMo钢管受热快，如果使用普通焊接工艺，熔口较大，钢管环绕区比较大，会引发热影响区，该钢管在热影响区有较大的残余应力，影响钢管在焊接处的表面质量。
要解决上述问题，可采用真空扩散焊接工艺。
真空扩散焊接是一种特殊的耐热、高强度焊接工艺，通过真空空气和高温将母材及填料深层渗透，保证焊接处的抗拉强度、抗拉伸性和抗疲劳强度。
20CrMo钢管真空扩散焊接头抗拉强度试验的目的是确定20CrMo 钢管的抗拉强度，以确定它在恶劣工况下的抗拉强度。
实验流程主要包括：进行报导样品准备；对报导样品进行真空扩散焊接；模拟后热处理；样品抗拉强度试验；对试验结果进行分析，给出结论。
首先，根据20CrMo钢管焊接工艺参数，准备所需报导样品，报导样品的形状要求为正方形，表面平整，尺寸要求为20mm×20mm。
然后，对样品进行真空扩散焊接，填料采用20CrMo钢板材。
在焊接过程中，需要控制真空度达到5 Pa以上，真空时间控制在30秒以上，温度控制在1400℃以上。
接下来，进行后热处理，即钝化处理，温度控制在800℃以下。
然后，安装抗拉强度测试机，在恒定拉力下，检测样品的抗拉强度。
最后，对抗拉强度试验结果进行分析，给出结论。
综上所述，20CrMo钢管真空扩散焊接头抗拉强度试验的主要流程是报导样品准备；真空扩散焊接；后热处理；抗拉强度试验；并对试验结果进行分析。
本试验可以有效地确定20CrMo钢管在恶劣工况下的抗拉强度。
另外，为了保证试验结果的可靠性，还可以结合CT、激光扫描仪等检测技术，对试验过程进行多维度分析，以便及时发现并解决可能存在的问题，保证20CrMo钢管在应用中拥有更好的使用性能。
《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》范文
《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展，异种金属的连接技术在众多领域中具有重要应用。
真空扩散焊作为一种可靠的异种金属连接方法，具有接头强度高、无污染等优点。
本文将重点研究铝、铜和钨三种异种金属的真空扩散焊接技术，分析其焊接过程、接头性能及影响因素。
二、实验材料与方法1. 实验材料实验选用的金属材料为铝、铜和钨。
这些金属具有不同的物理和化学性质，因此其焊接过程及性能具有研究价值。
2. 实验方法采用真空扩散焊方法，对铝、铜和钨进行焊接。
首先，对金属表面进行预处理，保证其清洁度；然后，将处理后的金属置于真空环境中，进行加热、保温和冷却等过程，实现金属的扩散焊接。
三、焊接过程及接头性能1. 焊接过程在真空环境下，铝、铜和钨三种金属通过加热、保温和冷却过程实现扩散焊接。
其中，加热温度、保温时间和冷却速度等参数对焊接过程及接头性能具有重要影响。
2. 接头性能经过真空扩散焊后，铝、铜和钨的接头具有良好的力学性能和物理性能。
接头的强度、硬度、导电性和耐腐蚀性等均达到较高水平。
此外，接头处无明显的缺陷和裂纹，保证了其在实际应用中的可靠性。
四、影响因素及优化措施1. 影响因素影响铝、铜和钨真空扩散焊接的因素较多，主要包括加热温度、保温时间、冷却速度、金属表面处理等。
其中，加热温度和保温时间对焊接过程及接头性能的影响最为显著。
2. 优化措施为提高铝、铜和钨的真空扩散焊接质量，可采取以下优化措施：（1）合理控制加热温度和保温时间，以保证金属原子充分扩散；（2）对金属表面进行严格的预处理，保证其清洁度和表面质量；（3）采用合适的冷却速度，避免接头处产生过大的残余应力；（4）根据实际需求，选择合适的焊接工艺和设备，提高焊接过程的稳定性和可靠性。
五、结论本文研究了铝、铜和钨三种异种金属的真空扩散焊接技术。
实验结果表明，通过合理的工艺参数和控制措施，可以实现这三种金属的可靠连接。
接头具有较高的强度、硬度和导电性，满足了实际应用的需求。
AZ31镁合金扩散焊接实验_徐杰
AZ31镁合金扩散焊接实验徐 杰,刘子利,沈以赴(南京航空航天大学材料科学与技术学院,江苏 南京 210016)摘 要:根据原子扩散理论对AZ31镁合金进行了扩散连接工艺研究。
在Gleeble-1500型热/力模拟试验机上,对AZ31镁合金进行了在不同连接工艺条件下的扩散连接,在电子万能试验机上对扩散连接接头进行了剪切强度试验,从而获得了AZ31镁合金的最佳扩散连接工艺参数。
利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)对扩散连接接头微观组织进行分析,得出了AZ31镁合金主要是通过原子扩散和晶粒长大造成的原始焊接表面晶界的移动,促使接头表面原子充分扩散,形成牢固的连接。
关键词:AZ31;扩散连接;镁合金;剪切强度中图分类号:T G457.19 文献标识码:A 文章编号:1672-755X(2006)01-0043-04Diffusion Bonding of AZ31Magnesium AlloyXU Jie,LI U Zi-li,SHEN Yi-fu(N anjing U niversity of Aeronautics and Astronautics,N anjing210016,China)A bstract:In this paper,research on diffusion bonding of AZ31magnesium alloy w as carried out ac-co rding to atomic diffusion theory.Gleeble-1500testing machine is used in the diffusion bonding ex-periment on the AZ31m agnesium alloy.In addition,shear ex periments of welded joints are carried out w ith electronic universal testing machine,and the optimum diffusion bonding parameters are ob-tained.The microstructures of the welded joints are analyzed through metallographic microscopy and SEM.It's deduced that the micro mechanism of diffusion bonding is the slide of original g rain boundaries caused by atom diffusion and the g row th of grains of the AZ31material,sound joint w as obtained through sufficient diffusion of the surface atom of the joints.Key words:AZ31;diffusion bonding;m agnesium alloy;shear strength 镁合金的密度很小,是所有结构用金属及合金材料中最低的,与其他金属结构材料相比,镁合金具有比强度高、比刚度高,减振性、电磁屏蔽和抗辐射能力强,易切削加工,易回收等特点,在航空航天领域有极其重要的价值和广阔的应用前景。
扩散焊教学资料
x=(2Dt)0.5 x—原子平均扩散距离； D—扩散系数；t—扩散时间
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5、扩散焊设备
(1) 真空室
由耐高温材料围成的均匀加热区，以保持设定的温 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，扩散泵可达到1.33x10-2Pa 的真空度，加扩散泵后达1.33x10-5~1.33x10-4Pa。
(6) 水冷系统
一般通过水循环系统进行冷却，防止系统过热。
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5、扩散焊工艺
(1) 工件待焊表面的制备和清理
a) 表面机加工
目的是为了获得平整光洁的表面，保证焊接间隙 极小，微观上紧密接触点尽可能的多。
对普通金属零件可采用精车、精刨(铣)和磨削加 工，通常使粗糙度Ra≤3.2μm，Ra大小的确定还与材 料本身的硬度有关,对硬度较高的材料，Ra应更小， 对加有软中间层的固相扩散焊和液相扩散焊，以及热 等静压扩散焊粗糙度要求可放宽。
(10) 接头连接质量的无损检测手段尚不完善
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扩散焊与熔焊、钎焊方法的比较
工艺条件 加热
温度 表面准备
装配 可焊材料 裂纹倾向
变形 接头强度
扩散焊 局部、整体
0.5~0.8Tm 严格 精确
金属、非金属 无 轻
接近母材
熔焊 局部
母材熔点 不严格 不严格 金属 强 强
接近母材
钎焊 局部、整体
高于钎料温度 严格
(3) 加热系统
由感应线圈和高频电源组成，按加热方式可分为： 感应加热、辐射加热和接触加热。
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(4) 加压系统
扩散焊所施加的压力较小，压强可在1~100MPa范 围内变化，当材料的高温变形抗力较大，或表面粗糙、 扩散焊接温度较低时，需提高压力。(5) Nhomakorabea量与控制系统
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弥散铜/纯铜扩散焊工艺
电阻焊时电极要求工作部位等关键之处采用该类高强高导铜合金，其他部位则可采用导电性优良而价格则相对低廉的纯铜来代替，从而降低生产成本。
加热温度、压力、扩散时间是影响扩散焊接头质量的主要因素
温度:
扩散温度由500℃上升到550℃时，由于温度升高，提高了原子的振动能，有助于Cu原子借助能量起伏而越过势垒进行扩散迁移.同时温度升高.金属内部的空位浓度提高，这也有利于Cu原子的扩散。
但当扩散温度由550℃升高到600℃时，焊缝两侧母材晶粒迅速长大，降低了扩散焊接头的韧性，同时造成焊接接头处的晶界、亚晶界消失，导致接头抗拉强度下降。
因此，选择合适的加热温度对提高扩散焊焊接接头质量十分重要。
(2)保温时间对接头抗拉强度的影响
保温时间长，Cu原子的扩散均匀充分;保温时间太短，接头界面两侧的铜原子来不及充分扩散，导致接头界而处出现空隙，焊接接头强度较低。
增加保温时间可以使接头组织更均匀，随着扩散时间的延长，原子扩散得到充分进行，接头强度也随之提高。
但当保温时间延长到一定程度时，对焊接接头强度起不到进一步提高的作用，反而会使扩散焊接头出现晶粒长大，晶界、亚晶界消失现象，同样导致焊接接头的性能下降。
(3)焊接压力对接头抗拉强度的影响
焊接压力为15 MPa时，接头界而上的大部分区域结合不够致密，在扫描电镜(SEM)下可以观察到扩散界面过渡区中存在大量孔洞及不连续的夹杂物，这些夹杂物附着在结合界处，造成结合界面的不连续，当焊接压力为25 MPa时，在扫描电镜中观察到2种材料之间结合紧密，无孔洞及夹杂等缺陷。
随着焊接压力的提高.焊接界面上的孔洞逐渐弥合、消除，所得接头组织致密均匀，抗拉强度也较高。
焊接压力对接头性能的影响主要是通过金属的塑性变形表现出来，宏观上看来已经十分光洁与平整的母材表而，微观上是凹凸不平的，适当的焊接压力可以使焊件表而微观凸起部分产生塑性变形后达到紧密接触状态，增大接触而积可以增加原子扩散通道，促进界而区的扩散。
压力过小易产生界面孔洞，阻碍晶粒生长和原子穿越界而的扩散迁移，形成的接头强度一般不高。
随焊接压力的提高，焊接界而处紧密接触的而积增大，空洞逐渐弥合、消除，所得组织致密均匀，抗拉强度会提高，但如果压力过大，接头变形严重反而合伸悍接接牛的质量下降.
各因素对接头抗拉强度的影响大小依次为:扩散温度>压力>保温时间。
在焊接温度为550 0C，保温时间为3h，压力为25 MPa时，接头的抗拉强度高达166.9 MPa。
:弥散铜/纯铜固相扩散连接界而的连续性非常好，基本不存在孔洞，结论
(1)弥散铜/纯铜固相扩散连接时，加热温度过低，原子扩散系数小，扩散速度慢，距离小，导致界面出现大量孔洞;加热温度过高，易造成晶粒长大，接头强度也不高。
550℃为较佳扩散温度。
( 2 ) A1z03弥散铜/纯铜固相扩散连接过程中，保温3h可得到性能较好的接头。
保温时间较短，由于扩散不充分会在接头界而处出现孔隙;但过长的保温时间会引起界而两侧晶粒急剧长大。
(3)提高压力可提高A1Z03弥散铜/纯铜扩散焊接头的质量，减小孔洞、夹杂等缺陷，在试验所选工艺参数范围内，焊接压力为25 MPa 时可获得性能较好的焊接接头，但过高的压力也会导致纯铜产生较大的塑性变形。
Cu/ Al扩散焊工艺及结合界面的组织性能
铝与铜二者的化学和物理性能相差很大，因此成功地将A1和Cu焊接在一起并达到所要求的性能并非易事。
实际生产中常将铝钎焊到一个镀铝的钢件上，然后把铜钎焊到钢的另一端。
这种方法在应用中所需设备以及工艺条件都比较复杂，所得接头的性能难以控制，不能作为焊接铜、铝的有效方法。
而且依靠钎剂提高Cu/ A1钎焊接头质量也难以满足使用要求。
真空扩散焊是在高真空气氛中焊接零部件的一种先进工艺方法，可以焊接常规方法难以连接的材料，得到具有较高结合强度的优质焊接接头.
试验材料为厚度0.5 mm的工业纯铝和紫铜试板尺寸为5O mm x 50 mm x 0.5 mm，迭合在一起进行扩散焊接。
由于铜的导热率高，铜、铝线膨胀系数不同，且铝和铜在加热时易形成氧化膜，不利于焊接。
紫铜在高温下的氧化膜为Cu0 + CuzO(外层为Cu0，内层为Cu20)，这些氧化物容易还原，对真空扩散焊影响
不大。
但是，铝的表面易形成致密且化学性质稳定的A1z03膜，阻碍母材的润湿和界面的结合。
焊前须先去除铝材表面的氧化膜，然后将铝、铜试板迭合在一起，放入真空室。
2.，扩散焊工艺参数的确定
铜与铝焊接有一定难度，一是铝表面那层化学性能稳定的氧化膜难以彻底去除;二是在界面附近易形成脆性化合物，降低扩散接头的强韧性。
为了获得高质量的接头，必须采取相应的工艺措施，以便直接在焊接室内抽真空的同时将氧化膜从扩散表面上去除。
母材的物理化学性能、表面状态、加热温度、压力、扩散时间等是影响扩散焊接头质量的主要因素。
加热温度越高，结合界面处的原子越容易扩散。
但由于受Cu,AI热物理性能的限制，加热温度不能太高。
否
则母材晶粒明显长大，使接头强韧性降低。
在540℃以下，Cu/ A1扩散焊接头强度随加热温度的提高而增加，继续提高温度则使接头强韧性降低，因为在565℃时形成A1与Cu的共晶体。
在扩散焊接头被拉断后，在铜一侧的表面可观察到很厚的铝层。
压力越大、温度越高，界面处紧密接触的面积越大，越易于原子扩散。
压力小易产生界面孔洞，阻碍晶粒生长和原子穿越界面的扩散迁移。
铜、铝原子具有不同的扩散速度，扩散速度大的A1原子越过界面向Cu侧扩散。
而反方向扩散过来的Cu原子数量较少。
受A1热物理性能的影响，压力不能太大。
试验证明，Cu/A1扩散焊压力为11. 5 M Pa，可避免界面扩散空洞的产生。
在温度和压力不变的情况下，延长保温时间到25
一30 min时，接头强度有显著的提高。
保温时间长，铜、铝原子扩散均匀充分。
时间太短，铜、铝原子来不及进行充分扩散，无法形成牢固结合的扩散焊接头。
但时间过长使Cu/A1界面过渡层区晶粒长大，金属间化合物增厚，致使接头强韧性下降。
在(520~ 540)℃的焊接温度下，扩散时间为60 min时，接头界面结合较好。
通过以上试验和分析确定的Cu/A1真空扩散焊最佳工艺参数为:加热温度(520540)℃，压力11. 5 MPa，保温时间60 min。
试验中采用的真空扩散焊工艺参数见图。