接触反应钎焊
接触反应钎焊中间层材料的选择原则—接触反应共晶液相产生的方向性
８ ０ Ｐ 。同时在试 件 周 围放 置 Ｍｇ块 以进 一步 ×１ ａ 降低 气氛 中氧 的分 压 。ＡＩＳ 反应偶 的实 验 温度 为 ／ｉ ６０℃ ，Ａ１ ｕ的 为 ５０℃ ，保 温 时 间统 一 为 １ ０ ／ Ｃ ７ ０
２ 接触反应 中共晶液相产生的方向性
图 ２和 图 ３ 所示 分 别 为 Ａ／ ｕ和 ＡＩ 接 触 反 １Ｃ ／ 应偶接触 反 应 的 典 型 表 面 形 貌 。由于单 晶 聂 片 较 脆，ｓ 基 体在 实 验 中发 生 破 裂 。可 见，同样 是 Ａｌ ／ Ｃ， ／ ｕ Ａｌ 聂之 间 的 接 触 反 应， 随 着 基 体 与 反 应 但
Ａ ，Ｃ ，Ｓ 作 为反应 材 料 时，其几 何 尺 寸 统 一 为 ２ Ｉ ｕ ｉ ｍｍ×２ｍｍ×０ ２ｍｍ。试 件 加工 清洗完 毕后 ，按 图 Ｉ 所示 的装夹方 式 组装 实 验 。不 锈钢 夹 具 和 高温 合
是 一种 依靠连接 材料之 间或连 接材 料与 中间层材 料 之间的 冶金反应 （ 如共 晶反应 ） 生液相合 金来实 现 产 连 接的工 艺方法 ＿ ，它避 免 了常 规钎 焊 工艺 中液 １ 。 态钎 料 宏 观 填 缝 过 程 所 引 起 的 “ 、小 包 围 பைடு நூலகம் 大 现 象 ＿，因此钎 缝致 密性 很 高 ，适合 于 大面 积 、高 致 ３ Ｊ 密性 连 接场 合 ＿。同时 ，Ｃ Ｂ法 的钎 焊 温 度 较 低 ， ４ Ｊ Ｒ
［ 摘 要］ Ａ／ ｕ Ａ／ｉ ｔ ． ｌ 接触反应偶为倒， Ｃ Ｓ 研究了不同基体与反应材料组台下． 共晶液相的产生及其铺展行
为。结果表 明： Ｃ ．Ａ ｉ Ｍ／ ｕ ｓ接触反应偶 中共晶液相的产生具有 明显的方 向性一 优先在 Ａ 侧产 生． 是扩散偶之 １ 这 间的互扩散系数不等所造成的必然结果 而在接触反应钎焊的 中间层材料选择过程 中， 虑接 触反应 液相产生的 考 方向性是发挥接触反应钎焊优越性的保 障。
钎焊基础知识
钎焊基础知识:钎剂|钎料钎焊技术是采用比母材熔点低的材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点但低于母材熔化的温度（使母材仍保持为固态），利用液态钎料的润湿作用填充接头间隙，与母材相互扩散实现被焊工件连接的一种方法。
与熔焊相比，钎焊的优点是加热温度低、工件变形小、接头平整美观、可连接不同的材料、生产效率高等；缺点是钎焊接头强度低、接头装配要求高，应保证严格的装配间隙。
1．钎焊方法的分类钎焊接头的质量与所选用的钎焊方法、钎焊材料（钎剂、钎料等）和工艺参数等有关。
按照不同的特征和标准，钎焊方法有以下几种分类方法。
①按照所采用钎料的熔点可分为软钎焊和硬钎焊，钎料熔点低于450℃时称为软钎焊，高于450℃时称为硬钎焊。
②按照钎焊温度的高低可分为高温钎焊、中温钎焊和低温钎焊，温度的划分是相对于母材熔点而言。
例如，对钢件来说，加热温度高于800℃称为高温钎焊，550～800℃之间称为中温钎焊，加热温度低于550℃称为低温钎焊；但对于铝合金来说，加热温度高于450℃称为高温钎焊，300～450℃之间称为中温钎焊，加热温度低于300℃称为低温钎焊。
③按照热源种类和加热方法的不同可以分为火焰钎焊、炉中钎焊、感应钎焊、电阻钎焊、浸渍钎焊、气相钎焊、烙铁钎焊及超声波钎焊等。
④按照去除母材表面氧化膜的方式可以分为钎剂钎焊、无钎剂钎焊、自钎剂钎焊、气体保护钎焊及真空钎焊等。
⑤按照接头形成的特点可分为毛细钎焊和非毛细钎焊。
液态钎料依靠毛细作用填入钎缝的情况称为毛细钎焊；毛细作用在钎焊接头形成过程中不起主要作用的称为非毛细钎焊。
接触反应钎焊和扩散钎焊是最典型的非毛细钎焊过程。
⑥按照被连接的母材或钎料的不同可分为铝钎焊、不锈钢钎焊、钛合金钎焊、高温合金钎焊、陶瓷钎焊、复合材料钎焊，以及银钎焊、铜钎焊等。
常用的钎焊方法分类、原理及应用见表1。
2．钎剂的分类及特点钎焊熔剂（钎剂）是钎焊过程中用的熔剂，与钎料配合使用，是保证钎焊过程顺利进行和获得致密接头不可缺少的。
Al合金接触反应钎焊接头力学响应及中间层厚度的确定
Al合金接触反应钎焊接头力学响应及中间层厚度的确定接触反应钎焊是目前常用的材料连接方法。
为了合理选择中间层材料的厚度，本文以Si作中间层接触反应钎焊LF21铝合金为例，采用有限元(FEM)模拟的办法，对不同宽度的钎缝对外加拉伸载荷的力学响应过程进行了数值模拟。
结果表明，钎缝对外载荷的力学响应的应力集中区位于接头表面的钎缝与基体的界面处；且最大应力值与外载荷呈线性关系。
即钎缝对外载荷的力学响应的实质是对外载荷的线性放大，因此本文将此放大系数定义为钎缝的力学响应因子。
随着钎缝宽度的增加，其力学响应因子增大，钎缝的承载能力降低。
在试验证明FEM计算结果的可靠性的基础上，给出了Si为中间层进行LF21铝合金接触反应钎焊时，其合适的钎缝宽度范围是50~80μm。
最后本文根据相图对相应的Si中间层厚度进行了理论计算，得到Si中间层的厚度范围为6.6~10.0μm。
0 序言从原理上讲，接触反应钎焊（CRB）依靠材料间的冶金反应（如共晶反应）产生液相来实现材料的连接，目前该工艺已被应用于陶瓷、金属间化合物、复合材料等多种材料的连接中。
为了控制钎焊过程中产生的液相量，通常在钎焊中普遍采用中间夹层的接头形式，这样液相总量以中间层的厚度来确定。
为此中间层的厚度是接触反应钎焊中要求考虑的重要参数之一，中间层太厚，生成液相太多，对母材溶蚀严重；太薄，则液相量小，难以得到致密、牢固的接头。
而采用试验的方法确定中间层的厚度是一个繁琐的过程，因此本文以Si作中间层接触反应钎焊LF21铝合金为例，采用有限元方法模拟了不同宽度的钎缝对外加拉伸载荷的力学响应过程，确定了最佳的钎缝宽度范围；并根据相图对相应的Si中间层厚度进行了理论计算和选择。
1 有限元模型假定Al合金接触反应钎焊钎缝抗拉强度试验试件为10mm×50mm的棒形试样，两侧为基体LF21铝合金；中间是Al-Si合金钎缝，在接触反应条件下其成分为近共晶成分［7］。
AZ91D镁合金接触反应钎焊试验
AZ91D镁合金接触反应钎焊试验陈梦成;杨广建;徐道荣【摘要】将AZ91D镁合金作为研究对象,采用Al-Si-Mg钎料和Zn箔对两种镁合金进行真空钎焊,采用金相显微镜、显微硬度机及能谱仪等表征方法对焊接接头的微观组织、力学性能以及扩散情况进行了分析,探讨不同工艺参数对接头性能的影响,导求AZ91D镁合金钎焊的最佳工艺参数.结果发现,使用A1-Si-Mg钎料作为中间层进行钎焊时,能得到良好冶金结合的焊缝,但宏观焊缝表面会出现溶蚀沟槽;使用Zn箔作为中间层进行钎焊时,会出现非常严重的孔洞缺陷,焊缝区与热影响区的扩散效果不明显,且焊缝表面出现钎缝堆高和未焊合,Zn箔不适宜作为镁合金钎焊的钎料.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2015(045)008【总页数】6页(P43-48)【关键词】AZ91D;中间层;真空钎焊;焊缝【作者】陈梦成;杨广建;徐道荣【作者单位】合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009;合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TG454作为21世纪最具发展潜力的绿色工程材料，镁合金具有质量轻、比强度高、比刚度高、力学性能好、价格低廉等一系列优点，成为现代工业产品的理想结构材料，在交通及航空航天领域具有广阔的应用前景[1]。
目前应用的镁合金部件主要是利用其良好的铸塑性生产的压铸件。
如采用合理的焊接工艺，可以加工结构更复杂、尺寸更大的镁合金部件，进一步扩大镁合金的应用范围。
由于镁合金的熔点低，导热率高，线膨胀系数大，与氧、氮的亲和力大，焊接时容易形成气孔、夹杂、裂纹等缺陷，焊缝质量较低，使焊接接头质量下降。
因此，要想实现可靠的连接，焊接方法的选择尤为重要[2]。
钎焊作为材料连接方法中的一种，是当今高技术中一项精密的连接技术，在许多行业中得到广泛地应用。
与熔焊方法不同，其采用了比母材熔化温度低的钎料，钎焊时钎料熔化为液态而母材保持为固态，依靠液态钎料与固态母材间的相互扩散形成冶金结合，获得牢固的接头。
接触反应钎焊
应用（Ti合金）
Influence of given holding times on microstructure （a 10 s; b 30 s; c 90 s）
应用（Ti合金）
Influence of given temperatures on microstructure（a 1120°C; b 1140°C）
应用（Ti合金）
余 春等对T i ／ Cu ／ T i 接触反应钎焊微观组织进行了研究
接头形貌二次电子图
应用（Ti合金）
应用（Ti合金）
同一接头不同区域微观组织形貌（940°C，60S）
应用（Ti合金）
M. F. Wu等研究了Ti/Fe接触反应钎焊在温度为1100 – 1140°C 条件下保温时间为 10 – 90 s范围内的组织
应用（Al合金）
Hui Zhao 和 Dusan P. Sekulic等人对Al基复合材料的CRB在反应基体上熔融金属 的扩散和显微层金属再凝固进行了研究
应用（Al合金）
Residue clad layer at locations away from a joint after the CRB process for different initial clad layer thicknesses, i.e,for a 40.5 μm, b 67.3 μm, c 100.3 μm, and d 126.6 μm
工艺参数对接触ห้องสมุดไป่ตู้应液相铺展面积的影响
应用（Mg合金）
徐道荣等对变形镁合金炉中接触反应钎焊试验进行了研究
10μm Cu箔／5min，峰值钎 焊温度对ME20M/ME20M接 头微观形貌的影响
应用（Mg合金）
钎焊原理及适用范围
钎焊原理及适用范围钎焊（soldering）是一种金属连接加工方法，通过在金属接头上加热一种低熔点的填充材料（钎料），使其熔化并流入接头间隙，随着钎料的冷却凝固，形成稳固的连接。
钎焊广泛应用于机械、电子、航空航天等领域，其原理和适用范围如下：1.原理钎焊的原理是利用金属和钎料之间的冶金反应形成连接。
在钎焊过程中，钎料的熔点低于基体金属，因此在加热过程中，钎料先熔化并且不熔化基体金属，然后通过表面张力和毛细作用力流动到接头间隙。
在冷却过程中，钎料凝固，并且与基体金属形成牢固的连接。
钎焊的连接强度主要通过钎料与基体金属的冶金反应和混合结晶来实现。
2.适用范围钎焊适用于以下几种情况：2.1基体金属的熔点高于钎焊温度钎焊主要适用于金属的连接，特别是当基体金属的熔点高于钎焊温度时。
这是由于钎焊温度相对较低，不会熔化基体金属，从而避免了基体金属的变形和损伤。
对于高熔点金属，如铜、铝、铁等，钎焊可以提供可靠的连接。
2.2高温或多介质的环境下钎焊可以在高温或多介质环境下提供稳定的连接。
由于钎焊不需要熔化基体金属，因此它可以在高温环境下使用，而不会影响连接强度。
此外，在多介质环境中，钎焊可以通过选择耐腐蚀的钎料和基体金属来提供耐蚀性连接。
2.3细小和复杂结构的组装钎焊适用于细小和复杂结构的组装，因为它可以提供精细的连接，可以在较小的接触面积上实现高强度连接。
这对于精密仪器和电子设备等小型组件非常有用。
2.4金属与非金属材料的连接钎焊还可以用于金属与非金属材料的连接。
通过选择适当的钎料和合适的预处理方法，钎焊可以在金属与非金属材料之间提供牢固的连接。
例如，在电子器件中，金属引脚可以通过钎焊连接到电路板上的非金属焊盘上。
总结起来，钎焊通过金属和钎料之间的冶金反应形成稳固的连接，适用于金属的连接、高温或多介质环境、细小和复杂结构的组装，以及金属与非金属材料的连接。
钎焊是一种广泛应用的金属连接方法，为各个领域的制造和加工提供了可靠的解决方案。
钎焊定义
钎焊定义————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期：ﻩ钎焊用比母材熔点低的金属材料作为钎料,用液态钎料润湿母材和填充工件接口间隙并使其与母材相互扩散的焊接方法。
钎焊变形小,接头光滑美观，适合于焊接精密、复杂和由不同材料组成的构件，如蜂窝结构板、透平叶片、硬质合金刀具和印刷电路板等。
钎焊前对工件必须进行细致加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜,保证接口装配间隙。
间隙一般要求在0.０1～0.１毫米之间。
钎焊基本知识概述1．1 概念ﻫ钎焊：利用熔点比母材低的填充金属(称为钎料)，经加热熔化后，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，实现连接的焊接方法。
较之熔焊,钎焊时母材不熔化,仅钎料熔化; ﻫ较之压焊，钎焊时不对焊件施加压力。
钎焊形成的焊缝称为钎缝。
ﻫ钎焊所用的填充金属称为钎料。
ﻫ钎焊过程：表面清洗好的工件以搭接型式装配在一起，把钎料放在接头间隙附近或接头间隙之间。
当工件与钎料被加热到稍高于钎料熔点温度后，钎料熔化（工件未熔化),并借助毛细管作用被吸入和充满固态工件间隙之间,液态钎料与工件金属相互扩散溶解,冷疑后即形成钎焊接头。
1.2.1钎料：即钎焊时用做填充金属的材料。
ﻫ１.2.1.1 对钎料的基1．2 焊接材料ﻫ本要求:ﻫ①低于工件金属的熔点；②有足够的浸润性(钎料流入间隙的性能)；ﻫ③有与工件金属适当的溶解和扩散能力;④焊接接头应具有一定的机械性能和物理、化学性能。
1.2.1.2 分类ﻫ根据熔点不同,钎料分为软钎料和硬钎料ﻫ①软钎料：即熔点低于４５０℃的钎料，有锡铅基、铅基(Ｔ<；150℃，一般用于钎焊铜及铜合金，耐热性好，但耐蚀性较差）、镉基（是软钎料中耐热性最好的一种,T=250℃）等合金。
ﻫ软钎料主要用于焊接受力不大和工作温度较低的工件，如各种电器导线的连接及仪器、仪表元件的钎焊（主要用于电子线路的焊接）常用的软钎料有：锡铅钎料(应用最广、具有良好的工艺性和导电性，T＆lt;1０0℃)、镉银钎料、铅银钎料和锌银钎料等。
钎焊机理——精选推荐
钎焊机理钎焊机理钎焊利⽤熔点⽐母材（被钎焊材料）熔点低的填充⾦属（称为钎料或焊料），在低于母材熔点、⾼于钎料熔点的温度下，利⽤液态钎料在母材表⾯润湿、铺展和在母材间隙中填缝，与母材相互溶解与扩散，⽽实现零件间连接的焊接⽅法。
⼀、钎焊的原理由于钎焊是利⽤液态钎料填满钎焊⾦属结合⾯的间隙⾯形成牢固接头的焊接⽅法，其⼯艺过程必须具备两个基本条件：a）液态钎料能润湿钎焊⾦属并能致密的填满全部间隙；b）液态钎料与钎焊⾦属进⾏必要的物理、化学反应达到良好的⾦属间结合。
1、液态钎料的填缝原理钎焊时，液态钎料是靠⽑细作⽤在焊缝间流动的，这种液态钎料对母材⾦属的浸润和附着的能⼒称之为润湿性。
液态钎料对钎焊⾦属的润湿性越好，则⽑细作⽤越强，因此填缝会更充分。
影响钎料润湿性的因素有以下⽅⾯：1）钎料和焊件⾦属成分影响若钎料和钎焊⾦属在液态不互溶和固态不互溶，也不形成化合物，则它们之间的润湿性很差；若能液态互溶、固态互溶或形成化合物，则它们之间的润湿性很好。
2）钎焊温度的影响温度的升⾼，可明显地改善润湿性。
但温度过⾼，润湿性太好，会造成钎料流失，还会因过⽕⽽产⽣熔蚀现象。
因此，在钎焊过程中，选择合适的钎焊温度是很重要的。
3）焊件⾦属表⾯清洁度⾦属表⾯的氧化物及油污等杂质会阻碍钎料与焊件⾦属的接触，使液态钎料聚成球状⽽很难铺展，因此，钎焊时必须保证焊件⾦属接头处表⾯清洁。
4）焊件⾦属表⾯粗糙度通常钎料在粗糙表⾯的润湿性⽐光滑⾯好。
这是由于纵横交错的纹路对液态钎料起到特殊的⽑细作⽤。
2、钎料与焊件⾦属的相互作⽤1）钎焊⾦属向钎料的溶解从宏观上看，钎焊过程中钎焊⾦属不熔化，但是从微观上看，在液态钎料和固态钎焊⾦属之间发⽣钎焊⾦属向钎料中溶解和钎料向钎焊⾦属扩散的相互扩散反应。
钎焊⾦属在钎焊过程中向钎料的溶解，实为钎焊⾦属表⾯的微区熔化。
钎焊⾦属向钎料的溶解将导致如下后果：●改变钎料原来的成分，使钎料合⾦化，⼀般来说，可以提⾼钎缝的强度；●钎焊⾦属溶解过多会使钎料熔点的粘度升⾼，使填缝能⼒下降；●过度的溶解使表⾯出现溶蚀的缺陷，严重时出现溶穿。
钎焊
一、什么是钎焊？钎焊是如何分类的？钎焊的接头形式有何特点？钎焊是利用熔点比母材低的金属作为钎料，加热后，钎料熔化，焊件不熔化，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，将焊件牢固的连接在一起。
根据钎料熔点的不同，将钎焊分为软钎焊和硬钎焊。
（1）软钎焊：软钎焊的钎料熔点低于450°C，接头强度较低(小于70 MPa)。
（2）硬钎焊：硬钎焊的钎料熔点高于450°C，接头强度较高(大于200 MPa)。
钎焊接头的承载能力与接头连接面大小有关。
因此，钎焊一般采用搭接接头和套件镶接，以弥补钎焊强度的不足。
二、电弧焊的分类有哪些，有什么优点？利用电弧作为热源的熔焊方法，称为电弧焊。
可分为手工电弧焊、埋弧自动焊和气体保护焊等三种。
手工自动焊的最大优点是设备简单，应用灵活、方便，适用面广，可焊接各种焊接位置和直缝、环缝及各种曲线焊缝。
尤其适用于操作不变的场合和短小焊缝的焊接；埋弧自动焊具有生产率高、焊缝质量好、劳动条件好等特点；气体保护焊具有保护效果好、电弧稳定、热量集中等特点。
三、焊条电弧焊时，低碳钢焊接接头的组成、各区域金属的组织与性能有何特点？（1）焊接接头由焊缝金属和热影响区组成。
1）焊缝金属：焊接加热时，焊缝处的温度在液相线以上，母材与填充金属形成共同熔池，冷凝后成为铸态组织。
在冷却过程中，液态金属自熔合区向焊缝的中心方向结晶，形成柱状晶组织。
由于焊条芯及药皮在焊接过程中具有合金化作用，焊缝金属的化学成分往往优于母材，只要焊条和焊接工艺参数选择合理，焊缝金属的强度一般不低于母材强度。
2）热影响区：在焊接过程中，焊缝两侧金属因焊接热作用而产生组织和性能变化的区域。
（2）低碳钢的热影响区分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区。
1）熔合区位于焊缝与基本金属之间，部分金属焙化部分未熔，也称半熔化区。
加热温度约为1 490～1 530°C，此区成分及组织极不均匀，强度下降，塑性很差，是产生裂纹及局部脆性破坏的发源地。
钎焊手册2
第二章：硬钎焊2．1铝及铝合金的钎焊铝及铝合金密度较小，一般在2.7±0.1g/㎝3之间，对于铝合金则视其中重金属或轻金属的含量而密度略有起伏。
纯铝的电导率与退火铜相比约为后者的60%，铝合金则约为50%，含Mg量高的铝合金其比电导率则还要低一些。
铝合金的热力学性质一般比较接近，比热容在0.9J/g·℃(20℃)左右，线膨胀系数在23μm/m·℃左右，与纯铜、黄铜、钢相比比较大。
2．1．1铝及铝合金的钎焊性纯铝和铝锰合金的硬钎焊性最好，表面氧化物可以用钎剂清除。
对于铝镁合金来讲，其钎焊性受到含镁量的影响。
当含镁量ω（Mg）﹥1.5%时，随着含镁量的增加，钎焊性变坏；当含镁量ω（Mg）﹥2.5%时，钎焊困难，不推荐用钎焊方法来连接。
硬铝的钎焊性很差，主要问题是发生过烧。
以LY12为例，加热温度超过505℃后，由于发生过烧，合金的强度和塑性均显著下降，因此，钎焊温度必须控制在505℃以下。
由于缺少合适的钎料，导致其钎焊性很困难。
LC4超硬铝在温度超过470℃时就发生过烧，故除采用快速加热的钎焊方法（如浸渍钎焊）外，不宜进行硬钎焊。
锻铝合金中LD2硬钎焊性比较好。
它的固相线温度为593℃，故应在低于590℃的炉中进行钎焊为宜。
LD6合金的含镁量也不高，对焊接性没有影响。
但它的固相线温度在555℃左右，因此过烧的敏感性比LD2大得多。
LD6的硬钎焊温度以500～550℃为宜，但在600℃以下进行的浸渍钎焊，对其力学性能无不良影响。
这是由于浸渍钎焊加热速度快，过烧过程来不及发展。
LD9、LD10合金虽然含镁量并不高，但其固相线温度低而使钎焊困难。
ZL102铸铝合金是非热处理强化合金，固相线温度577℃，故必须在低于577℃温度下钎焊。
由于它的含硅量高，使钎料难以润湿。
ZL202铸铝合金含铜量比较高，固相线温度低，钎焊温度高于550℃就容易出现过烧现象，因此难以钎焊。
ZL301铸铝合金由于含镁量高，不能钎焊。
钎焊方法及设备
钎焊接头的形成1钎焊定义：用比母材熔点低的钎料和焊件一同加热，使钎料熔化(焊件不熔化)后润湿并填满母材连接的间隙，钎料与母材相互扩散形成牢固连接的方法。
2钎焊包含两个过程:一是钎料填满钎缝的过程;二是钎料同母材相互作用的过程。
液体对固体的润湿以及钎缝的毛细作用是熔化钎剂或钎料填缝的基本条件.3钎焊时,熔化的钎料与固态母材接触,液态钎料必须很好的润湿母材表面才能填满钎缝.θ--润湿角（接触角）当0﹤θ<90°时液体能润湿固体表面;当90﹤θ<180°时液体不能润湿固体表面; 极限状态：θ=0时为完全润湿,θ= 180°为完全不润湿.湿润角是对湿润程度的度量钎焊时要求θ<20°4钎焊时,对液态钎料的要求不是自由铺展，而是填满钎缝的全部间隙;钎焊间隙很小,如同毛细管,钎料就依靠毛细作用在钎缝间隙内流动;因此,钎料能否填满钎缝取决于它在母材间隙中的毛细特性。
5 a-平行板隙，结论:在θ为零时完全润湿;a小时才能保证钎料填满间隙6润湿性的评定方法：1)测润湿角2)测铺展面积3)测钎料流动距离4.)测流动系数K:7实际判定钎料的润湿性从以下四个方面入手：（1）钎料和母材的成分钎料和母材在液态和固态下均不相互作用，则它们之间的润湿性很差；若钎料能和母材相互溶解或形成化合物，则液态钎料能很好的润湿母材。
在钎料中添加合金元素改善钎料对母材的润湿性。
如(图4):Sn,Zn,Si与铁形成金属间化合物;Pd,Mn,Ni与铁形成无限固溶体合金元素改善钎料润湿性的作用，主要取决于它们对液态钎料与母材的界面张力的影响。
合金元素与母材存在作用时，均能使减小。
能与母材无限固溶体的元素，可使得显著减小，大大提高润湿性。
（2）温度的影响结论:随着温度的升高,钎料表面张力不断减小,提高润湿性.温度升高,钎料本身表面张力减小;液态钎料和母材间的界面张力也减小.为了保证润湿性,选择合适的温度很重要,但是温度过高,润湿性太强,往往造成钎料流失,还会造成母材晶粒长大,溶蚀等缺陷.（3）金属表面氧化物的影响在有氧化膜的金属表面上,液态钎料往往凝聚成球状,不与金属发生润湿.由于氧化物的表面张力比金属本身要小很多（即使σSG减小），使的σSG< σLS,出现不润湿现象,因此,钎焊时要求去膜.（4）钎剂的影响钎焊时使用钎剂可以清除钎料和母材表面的氧化膜,改善润湿。
钎焊参考资料复习题答案
钎焊复习题——0529101班第一章：1. 用能量最小原理推导润湿角与材料表面张力、界面张力之间的关系公式太麻烦就没写，我有手写版的，大家互相问一下也行。
2. 推导钎料在平板间隙中上升高度与钎料表面张力、润湿角之间的关系同一水平面上的压力相等，所以得到液面上升高度为⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∆2111R R P LG σθσαασααθπθπθπθπcos 2cos cos )2()2()2()2(LG LGd Rd P P ==⋅⋅∆=⎰⎰------⊥haθΔRagh LG θσρcos 20-=ga h LG ρθσcos 2=3. 评价钎料润湿性和铺展性能的方法1) 润湿角测量➢ 一定体积的钎料 ➢ 采用相应的去膜措施➢ 在规定的温度保持一定的时间 ➢ 冷凝后切取横截面，测量润湿角2) 铺展面积测量➢ 条件同上➢ 凝固后测量铺展面积3) 沿T 型试件的流动长度 4) 润湿力测量➢ 在试片浸入和拉出的期间测量作用在试片上的作用力，通过信号变换器在记录仪上作为时间的函数连续记录5) 润湿角测量➢ 在试片浸入和拉出的期间测量试片上钎料的接触角并记录4. 温度是如何影响钎料在母材上的润湿性的➢ 液体的表面张力与温度的关系Am ：一个摩尔液体分子的体积；K ：常数；T0：表面张力为零时的临界温度；τ：温度常数➢ 随着温度的升高，液体的表面张力减小，提高了润湿性 ➢ 温度升高，固液反应增强，界面张力减小➢ 温度升高过度，钎料铺展性太强，会造成钎料流失5. 金属表面的氧化物是如何影响钎料的润湿性的填缝高度计算(续)aS P P =0SSS 0设S 0’为参考点，其表面处的压力为大气压力 aS PP ='0S 1的压力：大气压力+附加压力RP P a S σ-=1S 0的压力：P S1+液柱高度产生的压力gh RP P a S ρσ+-=0S 0 和S 0’的处于同一高度，压力应该相等gh Rρσ=2)cos(aR =θ得到：ga h ρθσcos 2=再由 因此： a S P P =0)(03/2τσ--=T T K A m金属表面上总是存在着金属氧化物，在有氧化膜的金属表面上，液态钎料往往凝聚成球状，不与金属发生润湿，这是由于表面氧化膜具有比金属表面更低的表面张力。
钎焊
2. 14注意事项3. ▪基本方法4. ▪安全事项应用特点编辑⑴钎焊加热温度较低，接头光滑平整，组织和机械性能变化小钎焊金刚石磨轮，变形小，工件尺寸精确。
⑵可焊异种金属，也可焊异种材料，且对工件厚度差无严格限制。
⑶有些钎焊方法可同时焊多焊件、多接头，生产率很高。
⑷钎焊设备简单，生产投资费用少。
⑸接头强度低，耐热性差，且焊前清整要求严格，钎料价格较贵。
应用钎焊不适于一般钢结构和重载、动载机件的焊接。
主要用于制造精密仪表、电气零部件、异种金属构件以及复杂薄板结构，如夹层构件、蜂窝结构等，也常用于钎焊各类异线与硬质合金刀具。
钎焊时，对被钎接工件接触表面经清洗后，以搭接形式进行装配，把钎料放在接合间隙附近或直接放入接合间隙中。
当工件与钎料一起加热到稍高于钎料的熔化温度后，钎料将熔化并浸润焊件表面。
液态钎料借助毛细管作用，将沿接缝流动铺展。
于是被钎接金属和钎料间进行相互溶解，相互渗透，形成合金层，冷凝后即形成钎接接头。
钎焊在机械、电机、仪表、无线电等部门都得到了广泛的应用。
硬质合金刀具、钻探钻头、自行车车架、换热器、导管及各类容器等；在微波波导、电子管和电子真空器件的制造中，钎焊甚至是唯一可能的连接方法。
[1]钎焊的特点一是接头表面光洁，气密性好，形状和尺寸稳定，焊件的组织和性能变化不大，可连接相同的或不相同的金属及部分非金属。
钎焊时，还可采用对工件整体加热，一次焊完很多条焊缝，提高了生产率。
但钎焊接头的强度较低，多采用搭接接头，靠通过增加搭接长度来提高接头强度；另外，钎焊前的准备工作要求较高。
二是钎料熔化而焊件不熔化。
为了使钎接部分连接牢固，增强钎料的附着作用，钎焊时要用钎剂，以便清除钎料和焊件表面的氧化物。
硬钎料（如铜基、银基、铝基、镍基等），具有较高的强度，可以连接承受载荷的零件，应用比较广泛，如硬质合金刀具、自行车车架。
软钎料（如锡、铅、铋等），焊接强度低，主要用于焊接不承受载荷但要求密封性好的焊件，如容器、仪表元件等。
Zn基合金中间层镁钢异种金属接触反应钎焊
Zn基合金中间层镁/钢异种金属接触反应钎焊镁合金是重要的轻金属材料之一,应用于汽车、国防军工、航空航天等领域。
钢是应用最为广泛的金属材料。
实现两者的连接能够利用各自的优异性能,达到减轻结构重量,节约资源的目的。
接触反应钎焊是利用共晶反应或其他冶金反应原理进行钎焊的工艺,具有接头致密,焊缝成形美观;不需要钎剂,无污染;经济、易于操作等优点,是实现异种金属焊接的一种重要焊接方法。
本文采用接触反应钎焊的方法,通过在Zn-xAl(x=3、5、8wt.%)中间层中添加不同含量的铜元素,研究铜元素对镁/钢接头组织和性能的影响。
研究结果表明,在Zn-xAl(x=3、5、8 wt.%)中间层中添加适量的铜元素,铜元素固溶于中间层中,起到固溶强化的作用,进而提高了接头的剪切性能;在Zn-xAl(x=3、5wt.%)中间层中添加过量的铜元素,会生成脆性的CuZn5金属间化合物,不均匀分布在中间层中,增加了中间层的脆性,降低了接头的剪切性能;在Zn8Al中间层中添加过量的铜元素,会使中间层中先析出相减少,容易造成先析出相不均匀分布,恶化了中间层的组织,当测试接头剪切性能时,容易造成接头的应力集中,降低了接头的剪切性能。
当中间层成分为Zn3A12Cu时,接头的剪切性能最佳,可达97.18MPa。
为了进一步提高镁/钢接头的力学性能,采用接触反应钎焊的方法,通过在Zn3A12Cu中间层中添加不同含量的稀土镧,研究稀土镧对镁/钢接头组织和性能的影响。
研究结果表明,在Zn3Al2Cu中间层中添加适量的稀土元素,中间层中先析出相的尺寸减小,起到了细晶强化的作用,改善了中间层组织,提高了接头的剪切性能。
当中间层成分为(Zn3Al2Cu)-0.2La时接头的剪切性能最佳,可达102.25MPa。
研究结果对镁/钢异种金属焊接具有一定的指导意义和参考价值。
6063铝合金／Si粉接触反应钎焊研究
６６ ０３铝 合 金 ／ ｉ 接 触 反 应 钎 焊 研 究 Ｓ粉
袁 媛 ，吴铭 方 ，浦 娟
（ 江苏 科 技 大 学 先 进 焊 接 技 术 省 级 重点 实 验 室 。江苏 镇 江 ２ ２ ０ ） １０ ３
摘 要 ：采 用Ｓ粉 作 为 反 应 材 料 对６ ６ 铝 合 金 进行 了接 触 反 应钎 焊 试 验 ，利 用 光 学 显 微 镜 、扫 描 电镜 和 电 子探 针 等 测 试 手段 ，初 步 分 析 ｉ ０３ 和 探 讨 了 工 艺参 数 对 溶蚀 、钎 缝 组 织及 形 态 的 影 响 。结 果 表 明 ，使 用Ｓ粉 作 为反 应 材 料 无 明显 溶 蚀 现 象 ；钎 焊 温 度５ ０℃ ，保 温 时 间 小 ｉ ９
于 １ｍｎ，钎 缝 由 未 溶解 的 颗 粒 、Ａｌ 共 晶 组 织 及 少量 的 先 析 ｓ颗 粒 构 成 ：保 温 时 间大 于３ｍｉ，钎 缝 中先 析 Ｓ颗粒 逐 渐 长 大形 成 大 块 ｉ 一 ｉ ｎ ｉ 状 、 共 晶ｓ含 量 显 著 减 少 ， 同 时钎 缝 中 出现Ａ — ｉ０ 盐 类 。 ｊ ｌＳ一 的
Ｐ ，试 样采 用 ６ ６ 铝 合 金 ，ｉ ６６ 铝 合 金 搭 接 形 式 ，接 触 反 ａ ０３ Ｓ粉／０ ３ 应 钎 焊 过 程 中施 加 Ｏ ａ ． ＭＰ 的压 力 ；工 艺 参 数 为 ：钎 焊 温度 ５ ０ ２ ９
℃ ，保 温 时 间Ｏ５ ，３ ，１ ｉ ； 微 观分 析 面经 水 砂纸 、１ ．，１ ０ｍ ｎ
关键 词 ：６ ６ 铝 合 金 ；Ｓ粉 ；接 触 反 应 钎 焊 ； 组 织 ０３ ｉ
Байду номын сангаас
中 图分 类 号 ： Ｇ ５ ４４
文 献标 识 码 ：Ａ
钎焊作业考试题库含答案
钎焊作业题库目录1.填空题 (1)2.选择题 (6)3.多选题 (15)4.判断题（正确的打“√”，错误的打“×”） (18)1.填空题1.1根据连接方法的不同，将焊接分为三大类，即熔化焊、压力焊和钎焊。
2.钎焊作业人员必须经专门的安全技术培训并考核合格，取得《中华人民共和国特种作业操作证》（简称特种作业操作证）后，方可上岗作业。
钎料。
钎焊形成的焊缝称为钎缝3.。
钎焊所用的填充金属称为钎料即钎焊时用做填充金属的材料。
4.钎剂即钎焊时使用的熔剂。
5.和铝、镁、钛用钎剂三大类。
钎剂通常分为6.软钎剂、硬钎剂两类。
软钎剂按其成分可分为无机软钎剂和有机软钎剂7.按其残渣对钎焊接头的腐蚀作用软钎剂可分为腐蚀性、弱腐蚀性和无腐蚀性三类，8.其中无机软钎剂均系腐蚀性钎剂；有机软钎剂属于后两类。
不锈钢或锰青9.300℃以下使用，是钎焊含Cr常用的软钎剂有磷酸水溶液（只限于铜的适宜钎剂）、氯化锌水溶液和松香（只能用于300℃以下钎焊表面氧化不严重的金、银、铜等金属）等。
10.常用的硬钎剂有硼砂、硼酸（活性温度高，均在800℃以上，只能配合铜基钎料使用，去氧化物能力差，不能去除Cr、Si、Al、Ti等的氧化物）、KBF4（氟硼酸钾，熔点低，去氧化能力强，是熔点低于750℃银基钎料的适宜钎剂）等。
11.用松香酒精溶液软钎焊。
这种钎剂焊后的残渣对工件无腐蚀作用，称为无腐蚀性钎剂。
焊接铜、铁等材料时用的钎剂，由氯化锌、氯化铵和凡士林等组成。
12.焊铝时需要用氟化物和氟硼酸盐作为钎剂，还有用盐酸加氯化锌等作为钎剂的。
这些钎剂焊后的残渣有腐蚀作用，称为腐蚀性钎剂，焊后必须清洗干净。
13.焊接铍、钛、锆等难熔金属、石墨和陶瓷等材料则常用钯基、锆基和钛基等钎料。
14.硬钎焊钎剂通常由碱金属和重金属的氯化物和氟化物，或硼砂、硼酸、氟硼酸盐等组成，可制成粉状、糊状和液状。
15.为了使钎接部分连接牢固，增强钎料的附着作用，钎焊时要用钎剂，以便清除钎料和焊件表面的氧化物。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
接触反应钎焊与TLP的异同点
1.定义 相同点：都是利用某些异种金属能形成共晶的特点，在界面接 触反应良好且加热至高于共晶温度的条件下，依靠金属原子间 的互扩散在界面处形成共晶反应液态金属层。 不同点： ①接触反应钎焊不一定需要加中间层，TLP需加中间层材料。 ②接触反应钎焊形成共晶反应液态金属层后，随后冷凝结晶， 将金属连接起来。TLP则需要后通过溶质原子的扩散发生等温 凝固，从而形成成分均匀的焊接接头。
接触反应钎焊与TLP的异同点
2.过程 接触反应钎焊三个阶段 1.准备阶段 2.形成液相 3.固态金属向已形成的 液相中溶解
TLP的四个阶段 （1）接触熔化（中间层溶解） （2）液相成分均匀化 （3）等温凝固 （4）固相成分均匀化
接触反应钎焊与TLP的异同点
2.过程
TLP过程示意图
应用
1. Al合金 2. Mg合金
接触反应钎焊中压力的作用
接触反应钎焊时，为使母材与钎料形成紧密的接触以利 于接触反应熔化的进行，对被连接金属施加一定的压力是十 分必要的。压得紧，母材之间的接触点多，液相形成的速度 就快，接触面上形成的液相就越安全。施加压力还可以使形 成的液相从间隙中挤出，以免母材过分溶解。同时还可以将 破碎的氧化物挤出间隙，提高接头质量。如果形成的低熔共 晶比较脆，挤出液相有利于提高接头强度。
工艺参数对接触反应液相铺展面积的影响
应用（Mg合金）
徐道荣等对变形镁合金炉中接触反应钎焊试验进行了研究
10μm Cu箔／5min，峰值钎 焊温度对ME20M/ME20M接 头微观形貌的影响
应用（Mg合金）
10μm Cu箔／510°，不同保温时间对ME20M／ME20M接头界面微观形貌的影响
应用（Mg合金）
氧化膜的去除与破碎,以及破碎的氧化膜被挤出间隙的能力。由于接触反应钎 焊不施加钎剂,尽管钎焊前进行严格清洗,亦难免在钎焊过程再次形成氧化膜,因 此,靠形成共晶反应液相来达到破碎氧化膜并将氧化膜从钎缝间隙中挤出去的 能力有限,势必导致钎缝的不致密性缺陷）
应用（Ti合金）
应用（不锈钢）
WU Ming-fang等研究了铝合金/Cu/不锈钢（1Cr18Ni9Ti ）接触反应钎 焊及中间层溶解行为
应用（不锈钢）
SEM images on specimen brazed at 570 °C with time of 20 min (a), and enlarged microstructure of zone A (b)
应用（Al合金）
哈尔滨工业大学董占贵等在：加热温度550~590 °C ，保温时间525 min。Ar气的 保护气氛下，为了加强工件的保护效果，在试件周围放置Mg 块，以进一步降低气 氛中氧的分压，研究了Al/Cu/Al接触反应液相行为及其连接。
Al/Cu接触反应的典型表面形貌
应用（Al合金）
பைடு நூலகம்
应用（Al合金）
应用（不锈钢）
SEM image of joints (a) and EPMA （电子探针）test results of main elements (b)
应用（不锈钢）
Effect of holding time on microstructure at 570 °C: (a) 30 min; (b) 60 min
应用（Ti合金）
余 春等对T i ／ Cu ／ T i 接触反应钎焊微观组织进行了研究
接头形貌二次电子图
应用（Ti合金）
应用（Ti合金）
同一接头不同区域微观组织形貌（940°C，60S）
应用（Ti合金）
M. F. Wu等研究了Ti/Fe接触反应钎焊在温度为1100 – 1140°C 条件下保温时间为 10 – 90 s范围内的组织
应用（Ti合金）
Influence of given holding times on microstructure （a 10 s; b 30 s; c 90 s）
应用（Ti合金）
Influence of given temperatures on microstructure（a 1120°C; b 1140°C）
反应所产生的液相合金来实现连接的“自钎料”钎焊技术
原理
接触反应钎焊是依靠材料间的冶金反应（如共 晶反应或形成低熔固溶体）产生液相来实现材料 的连接。金属学中的共晶反应是指在一定温度下， 有一定成分的液相合金同时结晶出具有两个分别 具有一定成分的固相的结晶过程。接触反应钎焊 是反过来当两个固相在一定温度下接触相互扩散 达到一定成分时，在两者的界面处就会产生一定 成分的液相合金。
应用（不锈钢）
Relationship between thickness and complete solution time of Cu interlayer
溶蚀问题
钎缝抗电 化学腐蚀问题
钎缝不致密 问题
存在问题
1.溶蚀问题（溶蚀是钎焊时的一种特殊缺陷,它是母材向钎料过度溶解所造
成的。母材向钎料的溶解而使钎料熔点下降,其产生溶蚀倾向就较大）
原理
表1一I适用于接触反应钎焊的金属对
氧化膜的破除原理
a)外加载荷的作用使焊接表面的微凸起被压溃，氧化膜发生 破碎 b)共晶反应形成的液相将表面氧化膜浮起，在表面张力作用 下浮于液柱周围的共晶反应铺展区形成的微薄液相使表面的
氧化膜随点反应的扩展被推开,使得结合的障碍被去除。
c)加热过程中,接触处在力和热扰动的作用下氧化膜将会发生 破碎 d)基体合金与氧化膜的线膨胀系数的差异导致在加热过程中 造成氧化膜开裂
3. Ti合金
4. 不锈钢
应用（Al合金）
Hui Zhao 和 Dusan P. Sekulic等人对Al基复合材料的CRB在反应基体上熔融金属 的扩散和显微层金属再凝固进行了研究
应用（Al合金）
Residue clad layer at locations away from a joint after the CRB process for different initial clad layer thicknesses, i.e,for a 40.5 μm, b 67.3 μm, c 100.3 μm, and d 126.6 μm
960°C退火后，接头宽 度和显微硬度的变化 1) layer of Cu; 2) layer of N i; 3) layer of Pd;
应用（Ti合金）
Structure of brazed joints in AT3 alloy. （×100） a, b) after brazing, layers of Cu and Pd, respectively; e, d) after annealing at 960~ for 8 h, layers of Cu and Pd, respectively.
铜箔/510℃／5mm, ME20M/ME20M接头元素点扫描位置及对应谱图
应用（Ti合金）
V. A. Besednyi 和 S. N. Lotsmanov 研究了CRB在AT3合金（Ti -At- Cr -FeSi -B)）中的应用
ontent Title
AT3合金在960°C退火经不同 的保温时间力学性能的变换
2.钎缝抗电化学腐蚀问题（共晶接触反应钎焊时,由于共晶反应层与母材
的成分和性能截然不同,其电极电位也不同。在接头中相互接触时,如果有电解 质存在,在钎料—母材界面处就会形成微电池,使接头发生电化学腐蚀,电极电位 低的金属或合金作为阳极将被腐蚀掉）
Text
3.钎缝不致密问题（接触反应钎焊的三个阶段可见,其关键问题是接触面
接触反应钎焊原理及应用
Contents
1 2
3 4
定义 原理 应用
存在问题
定义
接触反应钎焊是利用某些异种金属能形成共晶的特
点，在界面接触反应良好且加热至高于共晶温度的条件
下，依靠金属原子间的互扩散在界面处形成共晶反应液
态金属层，随后冷凝结晶，从而把金属连接起来的方法。
归结而言：接触反应钎焊是一种依靠材料间的共晶