真空扩散焊
真空扩散焊接
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。
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。
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。
扩散焊 原理
扩散焊原理扩散焊原理扩散焊是一种常用的金属焊接方法，其原理是利用材料的扩散性质，在高温下使金属材料发生互扩散，从而实现焊接的目的。
扩散焊广泛应用于电子、航空航天、汽车制造等领域，具有焊缝强度高、焊接质量稳定等优点。
扩散焊的原理主要包括扩散和金属间化合物形成两个方面。
首先是扩散过程。
在扩散焊接过程中，焊接材料经过高温加热，使金属表面的晶粒处于活动状态。
当两个金属材料接触时，由于晶粒中存在空隙和缺陷，使得原子能够从一个晶粒扩散到另一个晶粒。
扩散是非常重要的，它使得两个金属材料之间的原子能够互相交换位置，从而实现了焊接的目的。
其次是金属间化合物形成。
在扩散焊接过程中，由于金属表面活性，原子在高温下容易发生化学反应。
当两个金属材料接触时，金属表面的原子会与周围的原子发生反应，形成一种新的化合物。
这种化合物在焊接接头中起到了很好的增强作用，提高了焊接接头的强度和稳定性。
扩散焊的实施过程主要包括准备工作、加热和冷却三个步骤。
首先是准备工作。
在进行扩散焊接之前，需要对要焊接的金属材料进行清洁处理，以去除表面的污垢和氧化物。
同时，还需要对焊接接头进行设计和加工，以保证焊接接头的质量和连接性。
接下来是加热过程。
在加热过程中，需要将金属材料加热到一定温度，使其达到扩散的温度范围。
这样，金属材料的晶粒就能够活动起来，原子能够进行扩散。
加热温度的选择需要根据具体的材料和焊接要求进行确定。
最后是冷却过程。
在扩散焊接完成后，需要将焊接接头冷却到室温。
这样，金属材料的晶粒就会固化，形成坚固的焊接接头。
冷却过程的控制非常重要，过快或过慢都会对焊接接头的质量产生不利影响。
扩散焊的应用非常广泛。
在电子领域，扩散焊常用于电路板的制造和元器件的连接。
在航空航天领域，扩散焊被用于飞机发动机的制造和航天器的连接。
在汽车制造领域，扩散焊则常用于汽车发动机的制造和车身的连接。
扩散焊具有焊接强度高、焊接接头稳定等优点，受到了广泛的认可和应用。
扩散焊是一种利用金属材料的扩散性质实现焊接的方法。
《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。
真空工程焊接的几种分类
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
真空工程焊接的几种分类
真空焊接属于真空连接技术中的永久性连接,通常可分为熔化焊、压力焊、真空钎焊等几种类型。
焊接方法的选择不仅决定于金属材料本身,而且决定于零件形状和接头的作用。
真空容器内的零件,主要考虑的是接头强度,真空系统的壳体主要考虑的是接头的密封性。
1、熔化焊熔化焊是靠对要焊接的材料加热熔化使其接触表面熔焊在一起。
真空技术中所用的熔焊工艺有: ①气焊; ②手工电弧焊; ③氩弧焊; ④电子束焊;
⑤激光束焊等。
气焊是在氧乙炔火焰内使金属零件熔封在一起的焊接,它广泛用于基体材料之间连接。
由于金属在熔化时会放出气体和发生氧化,接头比较疏松多孔,因而这种焊接技术仅适用于粗真空零件的密封焊接。
普通手工电弧焊,在焊接时其焊缝处没有惰性气体保护,容易出现氧化、气孔等焊接缺陷, 通常仅用于普通碳钢材料的低真空零部件的焊接。
2、真空钎焊真空钎焊是在真空环境中由高温液态焊料在毛细力作用下填满被焊接的固态基金属(钎焊金属或简称基金属)间的间隙,而使被钎焊的金属达到结合的一种连接工艺方法。
钎焊与其他焊接方法比较.具有变形小、基金属性能变小、可同时完成多个零件的连接, 并可连接不同的金属等优点。
3、压力焊压力焊是靠压力使欲焊接材料的接触表面熔焊在一起,不用过渡金属。
压力焊主要分电阻焊和扩散焊。
电阻焊是用铜电极把两个金属零件小的表面积压紧在一起,然后通大电流靠接触点电阻实现熔封的焊接,这种电阻焊通常称。
扩散焊
相互扩散和反应阶段
接合层的成长阶段
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扩散焊
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扩散焊
扩散焊前，通常对材料表面进行机械加工、研磨、抛光和清洗， 但无论焊前如何加工处理，加工后的材料表面在微观上仍然是粗 糙的，且表面还常常有氧化膜覆盖。 塑性变形的破坏 表面氧化膜的去除 溶解 球化聚集
接头质量好
焊件精度高、变形小
可以焊接大断面工件 可焊性好
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可以焊接结构复杂、接头不易接近以及厚薄相差较大的工件，能对组装 件中许多接头同时实施焊接。
扩散焊 2.扩散焊的缺点： 1）焊件表面的制备和装配质量的要求较高，特 别对接合表面要求严格。 2）焊接热循环时间长，生产率低。每次焊接快 则几分钟，慢则几十小时。对某些金属会引起晶粒长 大。 3）设备一次性投资较大，且焊接工件的尺寸受 到设备的限制，无法进连续式批量生产。
扩散焊接头质量好，其显微组织和性能与母村接近或相同，焊缝无熔 焊缺陷，无过热组织和热影响区。焊接参数易于精确控制，在批量生 产时接头质量和性能隐定。 因焊接时所加压力较小，工件多是整体加热，随炉冷却， 故焊件整体塑性变形很小，焊后的工件一般不再进行机械 加工。 因焊接所需压力不大，故大断面焊接所需设备的吨位不高， 易于实现。
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扩散焊
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扩散焊焊缝的形成过程：
扩散焊的形成分为三个独立的阶段，物理接触、接触表面的激 活、扩散及形成接头三个阶段。
在高温下通过对被焊件施加压力，使材料表面微观凸出 点接触部位发生塑性变形，并在变形中挤碎表面氧化膜， 于是导致该接触点的面积增加和被挤平，净面接触处便 形成金属键连接。其余未接触部分形成微孔残留在界面 上
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
硬质合金与钛合金真空扩散焊工艺
实验数据分析与处理
显微组织观察
通过金相显微镜观察焊接接头的显微组织，分析焊接 质量。
硬度测试
通过硬度计对焊接接头的硬度进行测试，分析硬度分 布。
拉伸试验
通过拉伸试验机对焊接接头进行拉伸试验，分析拉伸 强度和延伸率等指标。
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硬质合金与钛合金真空扩散 焊工艺实验结果及分析
焊接界面微观结构分析
界面结合机制
研究了界面微观结构，发现扩散焊过程中，硬质合金与钛 合金之间的化学成分相互扩散，形成了冶金结合。
01
界面反应层
在焊接界面形成了一层反应层，该反应 层主要由钛的碳化物和氮化物组成，对 提高接头强度有重要作用。
02
03
界面粗糙度
观察到界面粗糙度增加，这是由于焊 接过程中材料相互扩散、挤压造成的 。
焊接接头力学性能测试
温度的影响
随着焊接温度的升高，接头的抗拉强度和冲击韧性均有所 提高。然而，过高的温度可能导致材料变形和脆性相的形 成。
时间的影响
延长焊接时间可以促进材料之间的扩散和冶金结合，从而 提高接头的强度。然而，过长的焊接时间可能导致材料烧 损和脆性相的形成。
压力的影响
在扩散焊过程中，适当的压力可以促进材料之间的接触和 扩散，从而提高接头的强度。然而，过大的压力可能导致 材料变形和脆性相的形成。
随着科技的发展，新材料和新工艺不断涌 现，为进一步提高硬质合金与钛合金的焊 接质量和强度，需要开展新材料和新工艺 的研究。
为提高生产效率和产品质量，需要研究如 何实现智能化和自动化控制，包括焊接过 程的自动化控制、焊后检测的智能化等。
为降低生产成本和环保要求，需要研究如 何实现绿色生产，包括减少能源消耗、降 低环境污染等。
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。
真空扩散焊机使用注意什么事项
真空扩散焊机使用注意事项包括以下几点：
1.作业前检查机体外壳应无漏电现象，应接通控制线路的转向开关和焊接电流的小开关，并调整焊接参数使之符合工艺要求。
2.在载荷施焊中，焊机温升不应超越A级60°C、B级80°C，否则应停机降温后，再进行焊接。
3.真空扩散焊机工作场地应保持干燥、通风良好。
移动电焊机时，应切断电源，不得用拖拉电缆的办法移动焊机。
如焊接中突然断电，应切断电源。
4.操作人员必须按规定穿戴劳动防护用品，并必须采取防止触电、高空坠落、火灾等事故的安全措施。
5.真空扩散焊机在使用过程中如发现不正常现象应立即停止使用。
6.严禁用手直接接触电极，禁止在有水汽和酸碱腐蚀性气体的场所工作。
7.工作结束后，关闭加热系统、气体保护系统、真空系统、加压系统，再关闭总电源。
8.定期对真空扩散焊机进行维护保养，如清洁、检查、调整等，以保持设备的良好状态。
9.真空扩散焊机停用较长时间后，使用前应检查设备性能是否正常。
10.定期检查保护气体压力是否正常，如有异常应及时处理。
11.注意观察电流表指针变化情况并及时调节电流值的大小。
12.在焊接过程中不得移动焊枪或作任何停留。
13.不得私自拆装真空扩散焊机，如有故障应及时排除。
14.发现故障应及时排除，非维修人员不得擅自拆开设备。
遵循以上注意事项有助于确保真空扩散焊机的正确使用和设备的稳定性，提高焊接质量和工作效率。
超声波焊、爆炸焊、扩散焊与冷压焊简介
固相扩散焊
液相扩散焊
2）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。
一、超声波焊接
超声波焊接是利用超声波频 率（超过 16KHz）的机械振动 能量，在工件表面产生塑性变形 并在压力下破坏表面层，实现焊 接的方法。
它由震动剪切力、静压力、焊 区温升三个因素所决定。
1. 超声波焊接原理及分类
1）工作原理
既不向工件输送电流， 也不向工件引入高温热源只 是在静压力及弹性振动能的 共同作用下，将机械动能转 变成工件间摩擦功形变能和 随之而产生的温升，从而使 工件在固态下实现连接。
如金、 银、铜、铝等。 （4）耗用功率小。仅为电阻点焊的5%左右，
焊件变形小于3～5%，焊点强度及强度稳 定性平均提高约15～20%。 （5）对工件表面的清洁度要求不高。
2）缺点 金属超声波焊接需用功率随工件
厚度及硬度的提高呈指数剧增，因而 只限于丝、箔、片等薄 件的焊接。 大多数情况下只适用于搭接接头。
1）扩散焊过程的三个阶段
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。
四、冷 压 焊
真空液相扩散焊工作原理
真空液相扩散焊工作原理
真空液相扩散焊是一种金属材料的焊接方法，其工作原理如下：
1. 准备工作：首先，需要选择合适的金属材料进行焊接，并将它们切割成适当的形状和尺寸。
然后，将焊接件清洗干净，确保表面没有杂质和氧化物。
2. 加热：将要焊接的金属件放置在真空室中，在真空条件下加热，以达到高温状态。
加热过程中使用高频感应加热或激光束加热等方法，使金属达到液态或半固态状态。
3. 液相形成：当金属达到一定温度后，可能会发生液相形成，即金属表面形成液态池。
液态池内的金属原子能够自由移动，使得金属接触到彼此并发生扩散。
4. 扩散作用：在液态池中，金属原子会在短时间内进行快速的扩散。
这是因为液态金属原子具有更高的扩散速率，并且由于高温状态下的热能，有助于金属原子的快速运动。
当液态池内的金属原子扩散到相应的位置后，相邻金属之间会形成连续的晶界。
5. 冷却与固化：一旦形成晶界后，将停止加热过程，让焊接件逐渐冷却下来。
当金属冷却至室温时，液态池内的金属原子会重新排列并重新结晶，形成一个坚固的焊接接头。
总结：真空液相扩散焊依赖于在真空环境下将金属加热到高温
状态，使其形成液态池，从而利用液态金属原子的高扩散速率来使金属之间发生扩散，并形成一个坚固的焊接接头。
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材料的扩散焊是以“物理纯”表面的主要特性之一为根据，该种表面由于开裂的原子键而具有“结合”能力。
采用真空和其他净化表面的方法之后，就有可能利用上述原子结合力，来连接两个和两个以上的表面，随后表面上产生的扩散过程提高了这一连接的强度。
扩散焊接要求有一足够的挤压力，以便使焊接表面之间的距离缩短到原子之间力的相互作用半径。
连接某一材料所需的压力应足以消除工件表面微观的不平度。
在真空中，高于再结晶温度时只施加不大的压力，就足以使相接触的焊件接合如果连接区域扩散开，并具有体积特性时，则就获得了连接的可靠性和强度。
真空扩散焊时真空度只达到5×10-4乇，被焊零件周围气氛的最低纯度为99.999987％时已能获得良好的结果。
用这种焊接方法，可以连接具有不同硬度、强度、相互润湿的各种材料，其中包括异种金属、陶瓷、金属陶瓷，这些材料用熔化焊接方法焊接都不能得到良好效果。
例如，在生产中，首次实现了下述材料之间的高质量连接：陶瓷和可伐合金、铜、钛、玻璃和可伐合金；黄金和青铜；铂和钛；银和不锈讽钢；铌和陶瓷、钥；钢和铸铁、铝、钨、钛、金屑陶瓷、锡；铜和铝、钛；青铜和各种金属等等。
这还远不是真空扩散焊所能够焊接材料的全部。
机械制造、拖拉机、工具、电子学、航空工业、仪表、造船、食品机械制造以及其他部门已应用这一新方法来制造电真空器件、工具、制动器、水力机械的部件、双金属的各种零件、甚至家用复合底锅（焊接后无需表面处理）等等。
经检验后证明：真空扩散焊的焊接接头的机械强度、热稳定性、密封性、耐腐蚀性和弹都能满足重要构件的技术要求。
尤为突出的是：扩散焊接的工件的尺寸可以从几微米到几米。
因此真空扩散焊接具有良好的经济效果。
真空扩散焊接的方法和设备已在英国、法国、H本、美国、比利时、瑞士等国家中得到承认并获专利。
真空扩散焊接机一般采用钨、钼、感应器等为加热源，且有热压特性，国内企业如上海晨华电炉公司己生产此类产品，经用户使用能满足扩散焊接的要求。