真空扩散焊接
扩散焊设备讲解
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第三节 扩散焊设备
一、扩散焊设备的分类及组成
（一）扩散焊设备的分类
低真空
真空度在10-1Pa以上
1.按真空度分类
中真空 高真空
真空度在10-1～10-3Pa ＜10-5Pa
低压、高压保护气体扩散焊机
根据焊件在真空中所处的情况，可分为焊件全部处在真空中的焊机 和局部真空焊机。局部真空扩散焊机仅对焊接区域进行保护，主要用 来焊接大型工件。
扩散焊
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四、典型材料的扩散焊
由于扩散焊的接头质量好且稳定，材料适用范围极广，特 别适于脆性材料、特殊结构的焊接。在航空航天、电子和 核工业等领域，许多零部件的使用环境苛刻，加之产品结 构要求特殊，设计者不得不采用特种材料，如为减轻重量 而采用空心结构，而且要求接头与母材成分、性能上匹配， 在这种焊接质量更为重要的情况下，虽然扩散焊的生产成 本稍高一些，但扩散焊成为优先考虑的焊接方法。目前， 扩散焊应用日益广泛，已逐步扩展到机械、化工及汽车制 造等领域。
要求：使被焊件之间达到紧密接触。高温下材料的屈服强度降低，为 避免焊件的整体变形，加压只是使接触面产生微观的局部变形。加压 系统分为液压系统、气压系统、机械系统、热膨胀加压等。在自动控 制压力的扩散焊设备上一般装有压力传感器，以实现对压力的测量和 控制。目前大多数扩散焊设备采用液压和机械加压系统。
一般采用真空保护。真空系统通常由扩散泵和机械泵组成。机械泵能 达到1.33 x 10-3Pa的真空度，加扩散泵后可以达到1.33 x 10-4～1.33 x 10-6Pa的真空度.真空室的大小应根据焊件的尺寸确定，真空室越大， 要达到和保持一定的真空度对所需真空系统要求越高。真空室中应有 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。
真空扩散焊工艺
真空扩散焊工艺真空扩散焊工艺，听起来是不是很神秘呢？其实啊，就像两个人从陌生到熟悉，然后关系变得特别紧密一样。
这真空扩散焊啊，它是一种挺奇妙的焊接工艺。
它不是像咱们平常看到的那种拿着电焊机，火花四溅的焊接哦。
在真空扩散焊的世界里，是在真空环境下进行的。
这就好比给两个要结合的东西安排了一个特别安静、没有外界干扰的小房间。
为啥要在真空里呢？就像两个人聊天，如果周围乱糟糟的，可能就没办法好好交流深入了解彼此。
材料在焊接的时候也是，外界的空气里有好多杂质，如果在普通环境下，这些杂质就像捣乱的小坏蛋，会影响焊接的质量呢。
那真空扩散焊具体是怎么让材料结合在一起的呢？这得从原子说起。
材料都是由原子组成的，在真空环境下，给材料施加一定的温度和压力。
这时候啊，原子就像一群热情的小蚂蚁，开始慢慢移动起来。
它们会从自己原本的位置，一点点地朝着对面材料的原子那边靠过去。
温度和压力呢，就像是指挥这些小蚂蚁的信号，告诉它们什么时候动，怎么动。
当两边的原子靠得足够近的时候，它们就开始互相交融，就像两种不同颜色的水混合在一起，最后变成了一种均匀的物质。
这时候，两块材料就紧密地结合在一起了，而且这种结合特别牢固，就像两个人成为了生死之交，很难再分开。
我给你说个例子吧。
就好比制作一些高精度的航空零件。
航空零件对质量的要求那可是相当高的。
如果用普通的焊接方法，可能会在零件内部留下一些小缝隙或者缺陷，这就像在盖房子的时候，墙里有了小空洞一样，那房子可就不结实了。
但是真空扩散焊就不一样了。
它能让这些航空零件的各个部分完美地结合在一起，就像一个天衣无缝的艺术品。
这样制造出来的航空零件，在高空中承受巨大压力和复杂环境的时候，就不会轻易出问题。
在进行真空扩散焊的时候，对材料的准备也很有讲究。
材料表面得处理得干干净净的，就像人出门要把脸洗干净一样。
如果材料表面有脏东西，哪怕是一点点小灰尘，那也会影响原子的扩散。
这就好比两个人见面，其中一个人身上脏兮兮的，另一个人可能就不太愿意跟他靠得太近了。
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．
真空钎焊和真空扩散焊的强度
真空钎焊和真空扩散焊的强度
真空钎焊和真空扩散焊都是在真空环境中进行的焊接方法，它
们在不同的应用场景下具有不同的特点和强度表现。
首先，真空钎焊是一种焊接方法，通过在真空环境中使用钎料
来连接两个或多个金属工件。
这种焊接方法通常用于连接薄壁结构
或对焊接接头的要求较高的场合。
真空钎焊的强度受到多种因素的
影响，包括钎料的选择、焊接温度、工件准备等。
一般来说，真空
钎焊可以实现高强度的连接，特别是在连接不同种类金属时，由于
真空环境下几乎没有氧化和污染，因此可以获得较高的强度和良好
的密封性能。
其次，真空扩散焊是一种利用高温下金属原子的扩散来实现焊
接的方法。
在真空环境中，通过加热金属工件，使其表面原子扩散，从而实现金属工件的连接。
真空扩散焊因为可以实现金属工件的全
密封连接，因此在高要求的密封性能场合得到广泛应用。
真空扩散
焊的强度取决于金属原子的扩散程度和焊接温度，一般来说，真空
扩散焊可以实现与母材相近甚至相同的强度，而且焊接接头具有较
好的耐腐蚀性能。
总的来说，真空钎焊和真空扩散焊都可以实现较高强度的焊接接头，但其强度受到多种因素的影响，需要根据具体的焊接条件和要求来进行选择和优化。
在实际应用中，还需要考虑材料的选择、焊接工艺参数的优化等因素，以实现最佳的焊接强度。
扩散焊概述
LEE MAN (SCETC)
扩散焊 扩散焊适宜于各种材料的焊接：
钛合金
铝及其合金 耐热钢和耐热合金
钛合金具有耐腐蚀、比强度高的特点，因而在飞机、导弹、卫 星等飞行器的结构中被大量采用。
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铝及其合金具有很好的传热与散热性能，利用扩散焊制成铝热 交换器、太阳能热水器、电冰箱蒸发器等。
扩散焊可以焊接多种耐热钢和耐热合金，可以制成高效率 燃气轮机的高压燃烧室、发动机叶片、导向叶片和轮盘等。
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加热、加压
两焊件紧压在一起
置于真空或保护气氛
氧化膜破碎，表面微观凸起处发生塑性变形和高温蠕变而达到紧密接触 原子扩散 若干微小区域出现界面间的结合 保温，原子扩散扩大
整个连接界面均形成金属键结合
完成了扩散焊接过程
扩散焊时，通过温度、压力、时间、保护气氛、真空条件等为实现 金属间原子相互扩散与金属键结合创造了条件。
扩散焊
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LEE MAN (SCETC)
扩散焊
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第二节 扩散焊工艺
扩散焊的接头形式设计 焊前准备 焊件表面的制备与清理
中间层材料及选择
焊接温度 焊接压力 焊接参数选择 保持时间 环境气氛 表面状态
LEE MAN (SCETC)
扩散焊
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一、焊接准备
（一）扩散焊的接头形式设计
扩散焊接头的 形式比熔焊类型 多，可进行复杂 形状的接合，如 平板、圆管、中 空结构、T形及 蜂窝等结构均可 进行扩散焊。
真空扩散焊焊接方法基本概念
真空扩散焊焊接方法基本概念(总5页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除真空扩散焊焊接方法基本概念朱兴贵 20 材控1211摘要:真空扩散焊焊接技术是目前应用较为广泛的焊接技术之一，文章介绍了这种焊接技术的原理，综述了国内的研究现状及应用前景、分类、焊接材料、焊接方法等。
国内的扩散焊技术主要是针对一些异种难焊金属。
已被应用于航天航空、仪表及电子、核工业等部门，并已经扩展到，能源、石化及机械制造等众多领域。
关键词：真空扩散焊焊接技术；原理；现状；应用前言扩散焊是一种精密的焊接方法，特别适用于异种金属材料，耐热合金和新材料，如陶瓷、复合材料、金属间化合物等材料的焊接。
具有连接精度高、温度低、接头强度高、残余应力小、没有明显的界面和焊接残留物、可焊材料种类多等优点，应用前景广阔。
特别是一些高性能构件的制造要求把特殊合金或性能差别很大的异种材料连接在一起，这用传统熔焊方法难以实现。
作为固相连接方法之一的真空扩散焊技术引起了人们的重视，成为链接领域新的热点。
近年来，真空扩散焊接技术发展很快。
在新材料的制备、连接、修复等方面有很大潜力。
1概念所谓扩散焊是将两个待焊工件紧夹在一起，置于真空或保护气氛炉内加热，使两焊接表面微小的不平处产生微观塑性变形，而达到紧密接触，在随后的保温加热中，原子间相互扩散而形成冶金连接的焊接方法。
这种称为固相扩散焊，是压焊的一种，与常用压焊方法(冷压焊、摩擦焊、爆炸焊及超声波焊)相同的是在连接过程中要施加一定的压力。
其主要缺点是待焊表面质量要求高，焊接时间长，接头质量不稳定。
2 真空扩散焊的工艺特点（1）焊接过程是在完全没有液相或仅有极小过渡相参加下，形成接头后再经过扩散处理的过程。
使其成分和组织完全与基体一致，接头内不残留任何铸态组织，原始界面完全消失。
因此能保持原有基金属的物理，化学和力学性能。
（2）扩散焊由于基体不过热或熔化，因此几乎可以在不破坏被焊材料性能的情况下，焊接一切金属和非金属材料。
扩散连接原理.
5.中间层材料的选择
• 中间层材料是熔点低（但不低于扩散焊接温度），塑 性较好的金属，如铜、镍、铝、银等，或者与母材成 分接近的含有少量易扩散的低熔点元素的合金。一般 厚度为几十微米，以箔片地形式夹在待焊表面或采用 电镀、真空蒸镀、等离子喷涂的方式直接涂敷在待焊 件的表面，镀层厚度可以只有几微米。
。在该保温时间内必须保证扩散过程全部完成，
达到所需的结合强度。
① 时间太短：扩散焊接头达不到稳定的与母材相等
的强度。
② 时间过长：对扩散接头起不到进一步提高的作用
，反而会使母材的晶粒长大。
在一定的温度和压力下，初始阶段接头强度随时间 延长增加，但到达一定值后，不再随时间变化。
保温时间与温度、压 力是密切相关的，温 度较高或压力较大时 ，时间可以缩短。 在保证强度的条件下 ，保温时间越短越好 。
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。
到利用超塑性材料的高延展性来加速界面的紧密
接触过程，由此发展了超塑性成形扩散焊方法。
原理：从连接初期的变形阶段，因为超塑性材料具
有低流变应力的特征，所以塑性变形能迅速在连 接界面附近发生，甚至有助于破坏材料表面的氧 化膜，因而大大加速了紧密接触过程，实际上， 真正促进连接过程的是界面附近的局部超塑性。 超塑性材料所具有的超细晶粒，大大增加了界面 区的晶界密度和晶界扩散的作用，显著增加了孔 洞与界面消失的过程。
《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。
6mm 3A21+Q235A 真空扩散焊焊接工艺
6mm 3A21+Q235A 真空扩散焊焊接工艺一．相关知识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二．材料成分分析1.Q235A:Q235A韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性和热加工性。
其化学成分见表1。
表1： Q235A的化学成分2.3A21:3A21为AL-Mn系合金，是应用最广的一种防腐铝，耐腐蚀效果好，焊接性好。
其化学成分分析见表2 物理性能分析见表3.2： 3A21的化学成分表表3: 3A21的物理性能3.板材规格：300mm ×100mm ×6mm三.扩散焊的焊接工艺3A21铝与Q235A 钢的扩散焊时，为了防止产生金属间化合物，最好加入镍.铜等中间层。
中间层的作用是：降低扩散焊的温度和压力，提高扩散系数，缩短保温时间，防止金属间化合物的形成等。
1）焊前准备 ①．接头形式多为对接，不开破口。
如图1②. 焊件结合表面加工至粗糙度为Ra3.2~Ra6.3um,以增加扩散焊时的实际接触面积。
可采用半精车.磨削.精铣和抛光等方法进行加工。
③．被焊件表面要进行净化处理，通常以乙醇.丙酮.洗涤剂等除油污，也可用超声波进行净化处理。
④.焊前在钢表面用电镀法加入镍.铜中间层。
2）焊接主要工艺参数①.焊接温度一般在500ºC~550ºC,选择合适的扩散焊温度，获得优质焊接接头的重要保证。
铝与铜的扩散焊温度一般在一定的范围内，温度越高，扩散过程越快，接头强度也就越高。
②.压力一般为13.7MPa；焊接压力越大，温度越高，紧密接触面积越大。
③.焊接时间（即扩散时间时指被焊工件在焊接温度下保持的时间）5~20min。
扩散时间过短，接头强度不稳定；扩散时间过长，母材金属晶粒长大，易形成脆性化合物接头。
6mm 3A21+Q235真空扩散焊焊接工艺 (2)
6mm3A21+Q235A真空扩散焊焊接工艺一、题目6mm 3A21+Q235A真空扩散焊焊接工艺试件材料：3A21、Q235A试件尺寸：300×100×6mm二、母材技术状况材料：Q235A、3A21试件尺寸300×100×6mmQ235A韧性和塑性较好，有一定的伸长率，具有良好的焊接性能和热加工性。
Q235A一般在热轧状态下使用，用其轧制的型钢、钢筋、钢板、钢管可用于制造各种焊接结构件、桥梁及一般不重要的机器零件，如螺栓、拉杆、铆钉、套环和连杆等。
●力学性能，见表1：表1 Q235的力学性能●热处理规范及金相组织：热处理规范：热轧。
金相组织：铁素体+珠光体。
Q235化学成分分析表，见表2：3A21为AL-Mn系合金，是应用最广的一种防锈铝，这种合金的强度不高（稍高于工业纯铝），不能热处理强化，故采用冷加工方法来提高它的力学性能：在退火状态有很高的塑性，在半冷作硬化时塑性尚好，冷作硬化时塑性低，耐腐蚀好，焊接性良好，可切削性能不良。
用途主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性，在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如油箱，汽油或润滑油导管，各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件：线材用来做铆钉。
●力学性能,见表3:表3 3A21的力学性能3A21化学成分分析，见下图表4：三、焊接方法选择扩散焊是在一定温度和压力下将种待焊物质的焊接表面相互接触，通过微观塑性变形或通过焊接面产生微量液相而扩大待焊表面的物理接触，使之距离离达(1～5)×10-8cm以内(这样原子间的引力起作用，才可能形成金属键)，再经较长时间的原子相互间的不断扩散，相互渗透，来实现冶金结合的一种焊接方法。
扩散焊有以下优点1、焊接时被焊材料不过热或熔化因此几乎可以在不损坏被焊材料性能的情况下完成焊接过程。
2、焊接变形小焊后不需机械加工或整形能实现几何形状复杂的构件的精密焊接。
3、能实现与被焊材料性能及显微组织非常接近的接头。
真空扩散焊接
真空扩散焊接真空扩散焊接是一种高端的金属焊接技术，它是利用真空环境下的热传导和扩散作用，将两个或多个金属材料进行无缝连接的技术。
真空扩散焊接具有高强度、高密度、低气孔率等优点，广泛应用于航空、航天、电子、医疗器械等领域。
真空扩散焊接的原理是利用真空环境下金属材料之间的热传导和扩散作用，在高温条件下使两个或多个金属材料相互融合。
在这个过程中，由于真空环境下气体分子数量极少，因此可以有效避免氧化反应和其他不良反应的发生，从而保证了焊缝质量。
与其他常见的金属焊接技术相比，如电弧焊、激光焊等，真空扩散焊接具有更高的质量和可靠性。
首先，在真空环境下进行焊接可以有效避免氧化反应和其他不良反应的发生，从而保证了焊缝质量。
其次，在高温条件下进行焊接可以使金属材料更加均匀地融合，从而保证了焊缝的密度和强度。
最后，真空扩散焊接可以实现无缝连接，避免了其他焊接技术可能存在的焊缝裂纹和气孔等问题。
真空扩散焊接的应用非常广泛，特别是在航空、航天、电子、医疗器械等高端领域。
例如，在航空航天领域，真空扩散焊接被广泛应用于飞机发动机叶片、涡轮叶片、涡轮盘等关键部件的制造中。
在电子领域，真空扩散焊接可以用于制造高性能半导体器件和集成电路等。
在医疗器械领域，真空扩散焊接可以用于制造人工关节、假肢等高端医疗设备。
虽然真空扩散焊接具有很多优点，但是它也存在一些局限性和挑战。
首先，真空设备的成本较高，并且需要专业人员进行操作和维护。
其次，在某些情况下，金属材料之间的化学反应可能会影响焊缝质量。
此外，真空扩散焊接需要较长的时间来完成，并且需要对焊接过程进行精确的控制和监测。
总之，真空扩散焊接是一种高端的金属焊接技术，具有高强度、高密度、低气孔率等优点，广泛应用于航空、航天、电子、医疗器械等领域。
虽然它存在一些局限性和挑战，但是随着科技的不断进步和应用领域的不断扩展，真空扩散焊接将会发挥越来越重要的作用。
扩散焊
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异种金属特种焊接方法之 扩散焊
（1）扩散焊的接头形式设计
• 扩散焊接头的形式
比熔化焊类型多，
可进行复杂形状的
接合，如平板、圆
管、中空、T形及蜂
2020/窝4/5 结构均可进行扩
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异种金属特种焊接方法之 扩散焊
• 过厚的中间层焊后会以层状残留在界面区，影响接 头的物理、化学和力学性能。
• 中间层厚度在30~100μm时，以箔片的形式夹在待
焊接表面间。
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异种金属特种焊接方法之 扩散焊
（3）阻焊剂
扩散焊时为了防止压头与焊件或焊件之间某些区域被 扩散焊粘接在一起，需加阻焊剂。
1）熔点或软化点应高于焊接温度；
扩散焊
（3）中间层材料及选择
• 为了促进扩散焊过程的进行，降低扩散焊温度、 时间、压力和提高接头性能，扩散焊时可在待焊 接材料之间插入中间层。
• 中间层材料的特点 • 中间层的选用 • 阻焊剂
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异种金属特种焊接方法之 扩散焊
（1）中间层材料的特点
1）容易发生塑性变形；含有加速扩散的元素，如 B、Be、Si等。
2．钢与钛的扩散焊接
• 采用扩散焊方法焊接钢与钛及钛合金时，应 添加中间层或复合填充材料。
• 中间层材料一般是V、Nb、Ta、Mo、Cu等， 复合填充材料有：V+Cu、Cu+Ni、 V+Cu+Ni以及Ta和青铜等。
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异种金属特种焊接方法之 扩散焊
3．钢与铜及铜合金扩散焊接
第7章 注塑模具钢焊接技术(2)-真空扩散焊
注塑模具钢的焊接技术之二真空扩散焊一、真空扩散焊接的定义：真空扩散焊接是在一定的真空度条件下，将两个平整光洁的焊接表面加热到一定的温度，在不加任何焊料或中间金属的情况下，在一定的温度和压力的同时作用下，发生微观塑性流变后相互紧密接触，利用焊件接触表面的电子、原子或分子互相扩散转移，并且形成离子键、金属键或者共价键，再经一段时间保温，使焊接区的成分和组织均匀化，达到完全的冶金焊过程。
二、真空扩散焊接的特点：1.焊接过程是在完全没有液相或仅有极小过渡相参加下，形成接头后再经过扩散处理的过程。
使其成分和组织完全与基体一致，接头内不残留任何铸态组织，原始界面完全消失。
因此，能保持原有基金属的物理、化学、力学性能。
不生成气孔、宏观裂纹等熔焊时的缺陷。
2.可以实现难焊材料的焊接。
对于塑性差或熔点高的同种材料、互相不溶解或在熔焊时会产生脆性金属间化合物的异种材料，和弥散强化的高温合金、纤维强化的硼-铝合金材料，金属基复合材料和多孔性烧结材料等。
扩散焊接是可靠的焊接方法之一。
特别适用焊接用一般焊接方法难以实现焊接、或虽可焊接但性能和结构在焊接过程中容易受到严重破坏的材料。
如纤维强化的硼—铝复合材料等。
3.可焊接结构复杂以及厚薄相差很大的工件。
4.同种材料接合时，可获得与母材性能相同的接头，几乎不存在残余应力。
5.加热均匀，焊件不变形，精度高，精密接合，使工件保持较高精度的几何尺寸和形状。
6.可以进行大面积板及圆柱的焊。
7.采用中间层可减少残余应力。
真空扩散焊的缺点：无法进行连续式批量生产；时间长，成本高；接合表面要求严格；设备一次性投资较大，且焊工件的尺寸受到设备的限制。
三、真空扩散焊的设备组成：1）真空系统：包括真空室、机械泵、扩散泵、管路、切换阀门和真空计组成。
真空室的大小应根据焊接工件的尺寸确定，对于确定的机械泵和扩散泵，真空室越大，抽到10-3Pa 所需的时间就越长。
一般情况下，机械泵能达到的真空度为10-1Pa，扩散泵可以达到10-3Pa～10-5Pa 真空度。
扩散焊技术
1）连接温度
DD0exE p/R ( )T
2）连接时间
SiC/Ti 反应层厚度与温度及时间的关系
x(2D)t0.5
3）连接压力
SiC-Nb 界面反应层厚度与时间的关系
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.
4）表面加工状态 5）连接气氛
6）中间层的选择
• 降低连接温度 • 减小连接压力 • 降低界面应力集中
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Si3N4-Al 表面粗糙度对接头弯曲强度的影响
境下加热至一定温 度，随后通过辊轧 力使连接界面的金 属发生塑性融合， 实现连接
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.
典型界面特征
优点： （1）焊接温度低，材料连接面无有害反应 （2）适合双金属与多金属的较大面积连接 （3）焊接速度较快
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.
典型焊接构件
不锈钢/钼 不锈钢/钛合金 不锈钢/铜合金 铝/钢 。。。。。
环境条件对 Si3N4/Al/Si3N4 接头
抗弯强度的影响
.
典型焊接构件
铝－钛 钛－不锈钢
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铝－铜 铝－不锈钢
.
扩散焊
衍生技术：
（1）过渡液相扩散连接
（2）热轧扩散连接
（3）超塑性扩散连接
原理：Transient Liquid Phase Bonding 1）焊接温度达到中间层的熔点而使其熔化成液相，
或加热条件下，通过中间层金属与基体金属相互扩散， 达到低熔点共晶成分而形成液相共晶；
2）形成的共晶薄膜在较小压力下润湿母材，然后保 持恒定温度使中间层与母材之间的扩散继续进行，达到 最大液相量；
3）元素继续扩散，达到固、液相线之间的成分时开 始等温凝固；
4）完全凝固后经过均匀化，形成与母材组织成分一 致的焊接接头。
扩散焊专题知识
一、工件待焊表面旳制备和清理
1．表面机加工 2．除油污和表面侵蚀
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二、中间层材料旳选择
中间层旳作用是： 1) 改善表面接触，从而降低看待焊表面制备质量旳要
求，降低所需旳焊接压力。 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，防止（或降低）形成脆性金属间化
15
第三节 扩散焊工艺
为取得优质旳扩散焊接头，除根据所焊部件旳 材料、形状和尺寸等选择合适旳扩散焊措施和 设备外，精心制备待焊零件，选用合适旳焊接 条件并在焊接过程中控制主要工艺参数是极其 主要旳。另外，从冶金原因考虑仔细选择合适 韵中间层和其他辅助材料也是十分主要旳。焊 接旳加热温度、对工件施加旳压力以及扩散旳 时间是主要旳工艺参数
破坏保护气氛或真空度。
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四、焊接工艺参数
1．温度 对许多金属和合金，扩散焊温度为
0.6~0.8Tm(K) (Tm为母材熔点），对出 现液相旳扩散焊，加热温度比中间层材 料熔点或共晶反应温度稍高某些。液相 填充间隙后旳等温凝固和均匀化扩散温 度可略为下降。
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2．压力
图2-5 焊接接头强度与压力旳关系(保温时间5min) 1-T=800℃ 2-T= 900 ℃ 3-T=1000℃ 4-T =1100℃
38
25
第四节 扩散焊设备
一、真空扩散焊机
1-真空室
图2-7 真空扩散焊机构造示意图
2-被焊零件 3-高频加热线圈 4-真空抽气系统 5-高频电源 6-加压系统
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二、超塑成型—扩散焊设备
1．由一般液压机与专门设计旳加热平台构成
1-陶瓷加热平合 2-真空抽气系统多 3-加热元件 4-不诱钢容器 5-底板 6-钛合金扩散焊零件 7-垫块
扩散焊
异种金属特种焊接方法之扩散焊
（2）工艺参数对焊接质量的影响
• 1）焊接温度 • 2）焊接压力 • 3）扩散焊接时间 • 4）环境气氛 • 5）表面状态
异种金属特种焊接方法之扩散焊
三、扩散焊设备的分类
• 1．按照真空度分类 • 2．按照热源类型和加热方式分类 • 3．其他分类方法
异种金属特种焊接方法之扩散焊
（二）镍合金的扩散焊
• 镍合金扩散焊接的参数：加热温度1093～1204℃，保温时间10～ 120min，压力2.5～15MPa，真空度1.33×10-2Pa以上。
异种金属特种焊接方法之扩散焊
（三）高温合金的焊接
• 各类高温合金如机械化型高温合金、含高A1、Ti的铸造高温合金等 几乎都可以采用固相扩散焊接。
• 焊接区域经蠕变、扩散、再结晶等过程而最终形成固态冶金结 合，可以形成固溶体及共晶体，有时也可能生成金属间化合物 ，从而形成可靠的扩散焊。
异种金属特种焊接方法之扩散焊
2.扩散焊的特点及分类
扩散焊的优点：
• 扩散焊时因基体不过热、不熔化，可以在不降低焊件性能的情况下 焊接几乎所有的金属或非金属。
• 扩散焊接头质量好，其显微组织和性能与母材接近或相同，在焊缝 中不存在熔化焊缺陷，也不存在过热组织和热影响区。
异种金属特种焊接方法之扩散焊
（一）同种材料的扩散焊
• 1.钛合金的扩散焊 • 2.镍合金的扩散焊 • 3.高温合金的焊接
异种金属特种焊接方法之扩散焊
（一）钛合金的扩散焊
• 钛合金采用扩散焊，接头性能优于常规熔焊。 • 钛合金在扩散焊时无需对焊件表面进行特殊的准备和控制。 • 钛合金能吸收大量的O2、H2和N2等气体，故不宜在H2和N2气氛
真空扩散焊接机原理
真空扩散焊接机原理一、引言真空扩散焊接机是一种常用于金属工业领域的焊接设备，其原理是利用真空环境下的高温高压力，使金属材料在接触面上发生熔化并互相融合，从而达到焊接的目的。
本文将详细介绍真空扩散焊接机的工作原理及其应用。
二、真空扩散焊接机的工作原理真空扩散焊接机主要由真空室、加热系统、压力控制系统和电气控制系统组成。
其工作原理可分为以下几个步骤：1. 创建真空环境在进行焊接前，首先需要将焊接区域的气体排空，创建一个高度真空的环境。
通过真空室内的真空泵系统，将空气抽出，使真空度达到一定要求。
真空度的高低直接影响焊接的质量。
2. 加热金属材料在真空环境下，通过加热系统对待焊接的金属材料进行加热，使其达到熔点。
加热系统通常采用电加热或电子束加热的方式，能够快速将金属材料加热至所需温度。
3. 施加压力当金属材料达到熔点后，需要施加一定的压力，使金属材料接触面上的熔融区域互相压合，从而实现焊接。
压力的大小需要根据焊接材料的性质和焊接要求进行调节。
4. 焊接完成经过一定时间的加热和压力作用后，金属材料在接触面上发生熔化、流动和互相融合，形成坚固的焊接接头。
待焊接部位冷却后，焊接过程完成。
三、真空扩散焊接机的应用真空扩散焊接机广泛应用于各种金属焊接领域，特别是在航空航天、汽车制造、电子设备和光学仪器等高精度焊接领域得到了广泛的应用。
1. 航空航天领域航空航天领域对焊接质量和焊接强度要求较高，真空扩散焊接机能够在高真空环境下进行焊接，保证焊接接头的质量和可靠性，因此在航空航天领域得到了广泛应用。
2. 汽车制造领域汽车制造过程中需要对各种金属材料进行连接，真空扩散焊接机能够实现金属材料之间的高强度焊接，确保汽车零部件的质量和性能，因此在汽车制造领域得到了广泛应用。
3. 电子设备领域电子设备中的电子元器件往往需要进行精密的焊接，真空扩散焊接机能够在高真空环境下进行焊接，避免氧化和杂质的影响，保证焊接接头的质量和可靠性，因此在电子设备领域得到了广泛应用。
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真空扩散焊接
真空扩散焊接是一种高精度、高质量的金属焊接技术，其主要特点是焊接时采用真空环境，避免了氧化和冲击，从而得到了更好的焊接质量。
真空扩散焊接广泛应用于航空航天、光电子、医疗器械、汽车、船舶等行业。
真空扩散焊接的原理是利用真空环境下的高温加热和扩散作用，使焊接材料溶解并扩散到对应的位置，形成均匀、牢固的焊缝。
与传统的气体保护焊接相比，真空扩散焊接的焊接质量更高，焊接接头更牢固，焊缝更平整，同时还可以焊接高熔点金属材料，如钨、钼等。
真空扩散焊接的优点不仅在于焊接质量上，还在于其适用范围广泛。
不同于其他焊接方式需要使用气体保护或化学药品来保护焊接环境，真空扩散焊接无需使用任何保护气体或化学药品，从而大大降低了环境污染和操作难度。
同时，真空扩散焊接还可以焊接较大厚度的金属材料，而且可以焊接各种形状的金属材料，如平板、管材、环形等。
真空扩散焊接的设备主要包括真空室、加热器、压力控制器、水冷机等。
在焊接过程中，首先将要焊接的金属材料放入真空室中，然后通过加热器加热金属材料，使其达到所需的焊接温度。
接下来，通过压力控制器控制室内压力，使室内真空度达到所需的要求。
最
后，将焊接材料置于所需的位置，进行焊接。
真空扩散焊接是一种高精度、高质量的金属焊接技术，其优点在于焊接质量高、适用范围广泛、操作简单、无环境污染等。
随着科技的不断发展，真空扩散焊接技术将在更多的领域得到广泛应用。