扩散连接原理--焊接技术讲座
扩散焊原理
扩散焊原理
扩散焊是一种常见的金属连接工艺，它通过在金属表面加热的同时施加一定的
压力，使两个金属表面原子间扩散，从而形成牢固的连接。
扩散焊原理的理解对于掌握扩散焊工艺至关重要。
首先，扩散焊原理基于金属原子的扩散运动。
在加热的过程中，金属表面的原
子会因为能量的增加而具有更大的运动能力，这使得原子之间的距离变得更远，从而促进了原子的扩散。
当两个金属表面接触并施加一定的压力时，这种扩散现象会更加显著，使得两个金属表面的原子开始相互渗透，最终形成了连接。
其次，扩散焊原理还受到温度和压力的影响。
通常情况下，较高的温度和较大
的压力会促进原子的扩散，从而形成更牢固的连接。
然而，温度和压力的选择需要根据具体的金属材料和焊接要求来确定，过高或过低的温度和压力都会对扩散焊的效果产生不利影响。
此外，扩散焊原理还与金属表面的清洁度有关。
在进行扩散焊之前，需要对金
属表面进行清洁处理，以去除氧化物、油污和其他杂质，以确保扩散焊的质量和效果。
否则，这些杂质会阻碍原子的扩散，导致焊接质量下降。
最后，扩散焊原理也受到金属材料的影响。
不同的金属材料具有不同的扩散速
率和扩散能力，这会影响扩散焊的工艺参数和焊接质量。
因此，在进行扩散焊时，需要根据具体的金属材料选择合适的工艺参数，以确保焊接质量。
总之，扩散焊原理是一种基于金属原子扩散运动的金属连接工艺，它受到温度、压力、金属表面清洁度和金属材料的影响。
只有深刻理解扩散焊原理，才能有效地掌握扩散焊工艺，并保证焊接质量。
固相扩散连接的基本原理
固相扩散连接的基本原理
固相扩散连接是一种加热组件与基板之间直接焊接的技术，在此过程中，焊接材料通过固相扩散实现连接。
固相扩散连接的基本原理可以简单地概括为以下几点：
1. 固态扩散：所谓固态扩散，指的是在高温下，两种物质之间的原子能够自发地在固体中扩散，形成一个均匀的合金结构。
这种扩散是基于固体的原子运动和相互作用的，因此需要较高温度才能实现。
2. 制备焊料：在固相扩散连接中，需要使用一种包含了多种化学元素的焊料。
这种焊料在加热过程中会熔化，并与接合面上的金属发生反应，形成合金结构。
因此，焊料的选取和制备都是固相扩散连接过程中的关键步骤。
3. 加热焊接：在焊接过程中，需要将组件和基板先加热到足够高的温度，以使焊料能够熔化并扩散。
加热过程需要掌握恰当的时间和温度，以保证焊接质量。
4. 固相反应：在加热过程中，焊料中的化学元素会与基板上的金属发生固相反应，形成一个新的固态合金结构。
这个合金结构能够提供可靠的连接和导电性。
总的来说，固相扩散连接的基本原理是在高温下，利用焊料内的化学元素与基板金属发生固相反应，形成一个新的均匀的合金结构。
这种技术具有焊接强度高、稳定性好等优点，在电子、机械、光学等领域得到了广泛应用。
高分子扩散焊原理
高分子扩散焊原理
高分子扩散焊是一种通过热扩散将高分子材料结合在一起的焊接方法。
其原理是利用高温将被焊接的高分子材料加热至熔化或软化状态，使其表面分子相互扩散并在接触面形成牢固的结合。
具体步骤如下：
1. 确定焊接部位：确定需要焊接的高分子材料部位。
2. 预热材料：将需要焊接的高分子材料加热至软化或熔化状态。
可以使用热风或热板等方式进行预热。
3. 接触和施加压力：将两个高分子材料部位接触在一起，并施加一定的压力，使其牢固接触。
4. 等待冷却：在施加压力的同时，等待焊接部位冷却固化，使高分子材料重新变得坚硬。
5. 检验焊接质量：对焊接部位进行质量检验，确保焊接牢固。
高分子扩散焊主要适用于热塑性高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯等。
这种焊接方法可以实现无需添加外部填充材料的焊接，并且焊接强度较高，具有良好的密封性能。
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。
---精品---
---精品---
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
---精品---
扩散焊的分类
---精品---
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。
---精品---
扩散焊专题之二
---精品---
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
第六讲扩散焊专题
钟；
第三阶段是界面和孔洞消失，形成可靠接头阶段在接触部位形
成的结合层向体积方向发展，扩大牢固连接面消除界面孔洞，
形成可靠连接
三过程相互交叉进行，连接过程中可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
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图 扩散焊的三阶段模型
a) 凹凸不平的初始接触
（1）真空室： 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。
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33
（2）真空系统
一般由扩散泵和机械泵组成。机械泵只能达到 1.33×10-2 Pa的真空度，加扩散泵后可以达到
1.33×10-4 ～1.33×10-5 Pa的真空度，可以满足所
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
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加压只是使接触面产生微观的局部变形。扩散焊所施
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。
钛及合金扩散焊接工艺原理
钛及合金扩散焊接工艺原理引言：钛及合金作为一种重要的结构材料，广泛应用于航空、航天、化工、医疗等领域。
而钛及合金的焊接工艺对于材料的性能和结构的完整性至关重要。
本文将就钛及合金扩散焊接工艺的原理进行介绍。
一、钛及合金扩散焊接的概念钛及合金扩散焊接是一种通过热源加热材料使其熔化，然后冷却形成焊接接头的方法。
扩散焊接是一种固相连接的方法，焊缝中的原子通过扩散交换作用而形成。
二、钛及合金扩散焊接的工艺过程钛及合金扩散焊接的工艺过程主要包括：准备工作、装配、预热、焊接和冷却等步骤。
1. 准备工作在进行钛及合金扩散焊接前，需要进行材料的准备工作。
首先要确保焊接材料的质量合格，材料表面应去除油污、氧化物等杂质，以保证焊接接头的质量。
同时，还需准备好焊接设备和工具，确保焊接过程的顺利进行。
2. 装配装配是将需要焊接的材料进行合适的安装，以便进行焊接操作。
在装配过程中，需要注意材料的对齐和间隙的控制，以保证焊接接头的强度和密封性。
3. 预热钛及合金扩散焊接需要进行预热处理，以提高焊接接头的强度和耐腐蚀性。
预热温度和时间应根据不同的钛及合金材料进行调整，一般情况下，预热温度为600℃左右，时间为30分钟至1小时。
4. 焊接在预热完成后，进行焊接操作。
焊接时，需要控制焊接参数，如焊接电流、电压、焊接速度等，以保证焊接接头的质量。
焊接过程中，应注意焊接接头的保护，避免氧化和污染。
5. 冷却焊接完成后，需要对焊接接头进行冷却处理。
冷却速度应适中，过快的冷却会导致焊接接头的脆化，影响其力学性能。
冷却时间一般为1小时以上，以确保焊接接头的稳定性。
三、钛及合金扩散焊接的原理钛及合金扩散焊接的原理是通过加热将焊接材料熔化，使其在接触面上形成液态金属，然后在冷却过程中，通过原子间的扩散交换作用，在焊缝中形成固态连接。
在焊接过程中，焊接材料的表面会发生氧化反应，形成一层氧化物膜。
扩散焊接时，焊接接头在高温下与氧化物膜接触，氧化物膜中的氧原子会与焊接接头中的金属原子发生扩散交换作用，使氧原子从氧化物膜中释放出来，金属原子则进入氧化物膜中。
扩散焊接的原理
扩散焊接的原理
扩散焊接（Diffusion Welding）是一种特殊的无填料焊接方法，它在两件高熔点金属材料间形成连接，并利用其熔融温度差和原子扩散过程形成金属之间的连接。
扩散焊接可以将两件金属材料完全融合在一起，使用不需要填料、能够实现低温焊接的优势。
它的原理是利用两件接头表面的金属原子互相扩散，当接头内部的金属原子扩散足够多之后，就会出现金属之间的连接，使得两件金属材料完全融合在一起。
在扩散焊接的过程中，两件金属材料之间会先形成一层“溶解膜”，该膜由金属材料的原子构成，在膜中原子会发生交换，这也是原子扩散的过程。
当溶解膜形成之后，就会出现金属之间的连接，使得两件金属材料完全融合在一起。
在扩散焊接过程中，接头表面必须要有足够的贴合度，并且接头表面的原子密度要比金属内部的原子密度高，以促进原子的扩散。
此外，还需要预先调节接头表面的粗糙度，以促进金属之间的连接。
扩散焊接的优势在于可以在短时间内达到高强度的连接，而且不需要考虑填料的问题，具有较高的焊接效率。
另外，它还可以避免焊接表面的氧化反应，因此可以得到更高的焊接质量。
然而，扩散焊接也有其局限性，例如它只能在温度较低的情况下进行，另外，由于它的原子扩散过程，它只能用于金属材料之间，而不能用于金属和其他材料之间的连接。
总的来说，扩散焊接是一种特殊的无填料焊接方法，它利用其熔融温度差和原子扩散过程，可以将两件金属材料完全融合在一起。
它具有高强度、低温、高焊接效率、质量高等优点，但是它也有一定的局限性，例如只能用于金属材料之间，而不能用于金属和其他材料之间的连接。
扩散焊的原理及应用
扩散焊的原理及应用1. 引言扩散焊，或称为扩散连接，是一种常用的焊接方法，用于连接金属材料，具有较高的强度和可靠性。
本文将介绍扩散焊的原理和应用。
2. 扩散焊的原理扩散焊的原理是通过在接触表面上形成固态相互扩散，实现金属连接。
具体来说，扩散焊过程中，两个金属表面中的原子将通过热激活的扩散作用，从一个金属晶胞便迁移到另一个金属晶胞中，形成一个焊缝。
这种焊缝是在原子层级上的扩散连接，因此具有较高的强度和可靠性。
3. 扩散焊的应用扩散焊具有广泛的应用领域，下面列举了其中几个常见的应用：3.1. 电子设备制造在电子设备制造过程中，扩散焊被广泛应用于连接电子元器件，如电子芯片、电阻和电容等。
由于扩散焊的连接强度高，并且不需要额外的焊接材料，因此适用于高要求的电子设备的制造。
3.2. 汽车制造在汽车制造中，扩散焊被用于连接车辆的金属部件，如车身和发动机零件。
扩散焊可以提供持久且可靠的连接，以应对汽车运行过程中的振动和温度变化。
3.3. 航空航天工业在航空航天工业中，扩散焊被广泛应用于制造航空航天器的结构和部件。
扩散焊具有优异的力学性能和热力学稳定性，能够满足航空航天器对于强度和可靠性的严格要求。
3.4. 金属加工在金属加工领域，扩散焊被用于连接和修复金属材料。
扩散焊可以在高温下进行，使得金属连接达到更高的强度和可靠性，从而满足不同应用的需求。
3.5. 光学仪器扩散焊也被应用于光学仪器的制造，如望远镜、激光器等。
扩散焊可以提供无缝连接的光学组件，确保光线传输的准确性和稳定性。
4. 总结扩散焊是一种常用的金属连接方法，通过原子级的扩散作用实现金属材料的连接。
扩散焊具有较高的强度和可靠性，广泛应用于电子设备制造、汽车制造、航空航天工业、金属加工和光学仪器等领域。
扩散焊的应用为不同行业提供了高强度和可靠性的金属连接解决方案。
以上是对扩散焊的原理和应用的简要介绍，希望对您有所帮助。
参考文献: - [1] Smith, William F., and Javad Hashemi.。
扩散连接原理
的结合，这些区域进一步通过连接表面微小凸
出部位的塑性变形、母材之间发生的原子相互 扩散得以不断扩大，当整个连接界面均形成金 属键结合时，也就最终完成了扩散连接过程。
扩散连接过程的三个阶段：
A. 物理接触阶段
高温下微观不平的表面在外加压力的作
用下，一些点首先达到塑性变形，持续加压
• 主要用于：异种金属材料、陶瓷、金属间
化合物、非晶态及单晶合金
• 应用领域：航空航天、仪表及电子、核工
业、能源、化工及机械制造
二.扩散焊的分类
一些扩散焊的实例：
铜和不锈钢
铝合金泵叶轮
铝合金和铜
钼锆合金
单晶硅和单晶硅扩散焊
不锈钢板和网
碳碳和铌合金
铝合金分层制造
三.扩散连接原理
1. 固相扩散连接原理
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。
3.超塑成形扩散连接基本原理
• 材料超塑性通常是指在一定温度下，组织为等轴
细晶粒且晶粒尺寸小于3um，变形速率小于10ˉ3~
10ˉ5 时，拉伸变形率可达到100%~1500%。
• 从扩散焊连接理论可知，焊接界面的紧密接触和
界面孔洞的消除与材料的塑性变形、蠕变及扩散
过程关系 密切。材料超塑性的发现，使人们联想
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
扩散焊的工作原理
扩散焊的工作原理
扩散焊是一种常用的焊接方法，其工作原理是将两个或多个金属工件加热至一定温度，使其表面形成液态或塑性状态，然后将它们接触在一起，通过扩散作用使金属原子在界面处相互混合，并形成坚固的焊接接头。
具体而言，扩散焊的工作原理可分为以下几个步骤：
1. 清洁表面：首先要确保被焊接的金属表面清洁，以去除氧化物和污染物，以便实现良好的接触和扩散。
2. 加热：接下来，将金属工件加热至足够高的温度，通常接近其熔点。
这可以通过火焰、电流或激光等热源来实现。
3. 接触和扩散：一旦金属工件达到适当温度，它们被紧密地接触在一起。
由于温度高和接触紧密，金属表面的原子开始扩散，相互交换位置。
这种扩散使原子在界面处混合，并形成焊接接头。
4. 冷却：在扩散过程完成后，将焊接接头冷却至室温。
这样可以使金属重新固化，形成坚固的焊缝。
扩散焊的工作原理基于金属原子间的扩散现象，通过高温和接触来促进原子间的混合和交换，从而实现焊接。
这种焊接方法通常用于高强度和高温应用，例如航
空航天、汽车制造和电子设备等领域。
铝和铝合金扩散焊接
铝和铝合金扩散焊接摘要：一、铝和铝合金扩散焊接概述二、扩散焊接的原理三、铝和铝合金扩散焊接的应用四、扩散焊接的优点与局限性五、未来发展趋势正文：一、铝和铝合金扩散焊接概述铝和铝合金扩散焊接是一种在铝和铝合金材料之间实现连接的先进技术。
在许多工业领域，如航空航天、汽车制造、电子设备制造等，铝和铝合金由于其质轻、抗腐蚀性能好、导热性能高等优点，被广泛应用。
因此，研究铝和铝合金的扩散焊接技术具有重要的实际意义。
二、扩散焊接的原理扩散焊接是一种在接触界面上通过材料原子相互扩散，从而实现连接的方法。
在铝和铝合金扩散焊接过程中，焊接表面在高温下发生原子扩散，使得接触界面处的材料成分逐渐趋于均匀。
随着温度的升高和时间的推移，扩散层逐渐变厚，最终形成一个具有良好力学性能的焊接接头。
三、铝和铝合金扩散焊接的应用铝和铝合金扩散焊接技术在许多领域都有广泛的应用，如：1.航空航天领域：飞机结构件、发动机叶片等部件的连接；2.汽车制造：车身框架、悬挂系统等部件的连接；3.电子设备制造：散热器、外壳等部件的连接。
四、扩散焊接的优点与局限性扩散焊接具有以下优点：1.焊接接头强度高：由于扩散焊接过程中，接触界面处的材料成分趋于均匀，使得焊接接头具有较高的力学性能；2.焊缝质量好：扩散焊接过程中，焊接接头形成的过程较为缓慢，有利于消除焊接过程中的缺陷；3.焊接变形小：扩散焊接过程中，焊接接头的热影响区较小，从而降低了焊接变形。
然而，扩散焊接也存在一定的局限性，如：1.焊接效率较低：扩散焊接过程较为缓慢，需要较长的焊接时间；2.焊接成本较高：扩散焊接需要高温设备和高纯度材料，导致成本较高；3.适用范围有限：扩散焊接主要适用于铝和铝合金等导热性能较好的材料。
五、未来发展趋势随着科技的发展，铝和铝合金扩散焊接技术在未来将面临更多的挑战和机遇。
扩散连接原理.
态，扩散迁移十分迅速，因此很快就形成以金
属键连接为主要形式的接头，如图c。
C.形成可靠接头阶段
在接触部分形成结合层，逐渐向体积方向发
展，形成可靠的连接接头，如图d。
上述三个阶段是扩散焊过程的主要特征，
其过程是相互交叉进行，最终在连接界面 处由于扩散、再结晶等生成固溶体及共晶 体，有时生成金属化合物，形成可靠的连 接。该过程同时应考虑界面生成物的性质 ，如性能差别较大的两种金属，在高温长 时间扩散时，界面极易生成脆性金属间化
① 液相的生成。将中间层材料夹紧在焊件间，并加
上一定的焊接压力，在保护气体保护下进行加热
，直至中间层材料液化和填满间隙。
② 等温凝固过程。当液相形成并填满焊缝间隙后，
进入保温期，它使液固相之间进行充分的扩散。
③ 成分均匀化。由等温凝固形成的接头成分很不均
匀，为获得成份和组织均匀化的接头，需要继续
保温扩散来完成。
• 主要用于：异种金属材料、陶瓷、金属间
化合物、非晶态及单晶合金
• 应用领域：航空航天、仪表及电子、核工
业、能源、化工及机械制造
二.扩散焊的分类
一些扩散焊的实例：
铜和不锈钢
铝合金泵叶轮
铝合金和铜
钼锆合金
单晶硅和单晶硅扩散焊
不锈钢板和网
碳碳和铌合金
铝合金分层制造
三.扩散连接原理
1. 固相扩散 形成液相 b)低熔点元素向母材扩散 c)等温凝固d)等温凝固结束e)成份均匀化
瞬时液相扩散连接特点：
① 该方法的表面平备要求不高，其粗糙度为
40um左右。
② 焊接时间短。
③ 装备轻，自动化程度高，适合于现场焊接 ，也适合于室内焊接。 ④ 接头质量可靠。
第六讲扩散焊专题
美国真空工业公司生产的Workhorse Ⅱ型真空扩散焊设备 主要性能指标如下表所示：
其整套设备采用了计算机控制，真空扩散焊过程 实现了全部自动运行，并可对个工艺参数获得相当 高的控制精度。可通过预先编制的程序控制整个焊 接过程，提高了焊接过程的精度和可靠性。
一、瞬间液相扩散焊接过程
也称接触反应钎焊或者扩散钎焊，若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，使液相熔点逐渐升高而凝固，形成接头。第三 阶段是均匀化阶段，可在等温凝固后继续保温扩散一次完成，也可 在冷却后另行加热完成获得接头
加压只是使接触面产生微观的局部变形。扩散焊所施
加的压力较小，压强可在1～100MPa范围内变化。
只有当材料的高温变形阻力变大，或加工表面较粗糙， 或扩散焊温度较低时，才采用较高的压力。加压系统 可分为液压系统、气压系统、机械系统、热膨胀加压 等。目前主要采用液压和机械加压系统。 （5）测量与控制系统
种方法的检验灵敏度波动范围较大，要根据具体情况 选用。
二、扩散焊接头常见缺陷及产生的主要原因：
6.5扩散焊设备
进行扩散焊时，必须保证连接面及连接金属不受空气 的影响，因此要在真空或惰性气体介质中进行。现在 采用最多的是真空扩散焊。真空扩散焊可以用高频、 辐射、接触电阻、电子束及辉光放电等方法，对焊件 进行局部或整体加热。
扩散连接原理-焊接成型原理精品课-长春工业大学
图7-5 扩散焊接过程三阶段机理示意图 (a)室温装配状态;(b)第一阶段;(C}第二阶段;(d)第三阶段
初始接触区面积的大小与材料性质、表面加工状态以及 其它许多因素有关。只有在高温下通过对连接体施加压力 ，才能使表面微观凸出部位发生塑性变形，氧化膜破坏， 使材料间紧密接触面积不断增大，直到接触面积可以抵抗
和斥力的大小相等，原子间相互作用力为零，从能量角度
看此状态最稳定。这时，自由电子成为共有，与晶格点 阵的金属离子相互作用形成金属健，使两材料间形成冶金 结合。通过上述过程和机理来实现连接的方法即为扩散连
接。
但由于实际的材料表面不可能完全平整和清洁，因而 实际的扩散连接过程要比上述过程复杂得多。固体金属的
分别为塑闭合，这种闭合过程包括:①孔洞高度的变化;②
孔洞的闭合，即凸度下降，多余的物质移向孔洞，从而增 大连接面积。
图7—9 扩散连接过程中几种物质传递机制的示意图 (a)表面源；(b)界面源；(c)体变形机制
该阶段通常还会发生越过连接界面的晶粒生长或再
结晶以及晶界迁移，使第一阶段建成的金属键连接变成牢
7)可连接结构复杂、厚薄相差悬殊、精度要求高 的各种工件，以及有封闭性连接要求的工件，如蜂窝 夹芯板等;
但由于扩散连接要求被连接材料表面加工精度高、
并能均匀加压，因而，生产率较低，加之所用设备较
贵，使其应用范围受到一定限制。
7.1.2 扩散连接方法的分类
扩散连接发展至今，已出现了多种扩散连接方法，
表面结构如图7一4所示，除在微观上表面呈凹凸不平外，
最外层表面还有0.2～0.3nm的气体吸附层，主要是水 蒸气、氧、CO2和H2S。在吸附层之下为3 ～4nm厚的 氧化层，是由氧化物的水化物、氢氧化物和碳酸盐等组成。 在氧化层之下是1 ～10μm的变形层。
扩散连接原理.
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ห้องสมุดไป่ตู้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。
• 主要用于：异种金属材料、陶瓷、金属间
化合物、非晶态及单晶合金
• 应用领域：航空航天、仪表及电子、核工
业、能源、化工及机械制造
二.扩散焊的分类
一些扩散焊的实例：
铜和不锈钢
铝合金泵叶轮
铝合金和铜
钼锆合金
单晶硅和单晶硅扩散焊
不锈钢板和网
碳碳和铌合金
铝合金分层制造
三.扩散连接原理
1. 固相扩散连接原理
2）机械加工、磨削、研磨和抛光获得所需要的平直
度和光滑度，以保证不用大的变形就可使其界面
达到紧密接触。
3）采用化学腐蚀或酸洗，清除材料表面的非金属膜
（如氧化膜）。
4）有时可采用真空烘烤以获得洁净的表面。是否采 用真空烘烤，很大程度上取决于材料及其表面膜
的性质。真空烘烤易去除有机膜、水膜和气膜。
不易去除钛、铝或含有大量铬的一些合金表面上
态，扩散迁移十分迅速，因此很快就形成以金
属键连接为主要形式的接头，如图c。
C.形成可靠接头阶段
在接触部分形成结合层，逐渐向体积方向发
展，形成可靠的连接接头，如图d。
上述三个阶段是扩散焊过程的主要特征，
分子扩散焊接工艺
分子扩散焊接工艺是一种高效、精确、无损的焊接方法，它利用分子扩散的原理将两个金属表面焊接在一起。
该工艺适用于各种金属材料的焊接，特别适用于高温、高压、高强度和高精度的焊接。
一、分子扩散焊接工艺的原理分子扩散焊接工艺是利用两个金属表面的原子间距非常小，只有几个纳米的特性，通过加热和压力的作用，使两个金属表面原子间距更小，导致原子间的扩散，从而实现焊接。
分子扩散焊接的原理类似于金属的固态扩散，只是焊接时加入了压力，使扩散更加迅速和均匀。
二、分子扩散焊接工艺的优点1.高效：分子扩散焊接的焊接速度非常快，比传统的焊接方法快数倍以上。
2.精确：分子扩散焊接的焊接精度非常高，焊接后的金属表面非常光滑，没有明显的焊接痕迹。
3.无损：分子扩散焊接工艺无需使用焊接材料，不会对焊接材料产生任何损伤。
4.适用范围广：分子扩散焊接工艺适用于各种金属材料的焊接，特别适用于高温、高压、高强度和高精度的焊接。
三、分子扩散焊接工艺的应用举例1.汽车制造分子扩散焊接工艺可以用于汽车制造中的各种金属零部件的焊接，如车身、引擎、变速器等。
该工艺可以提高汽车的安全性和稳定性，延长汽车的使用寿命。
2.航空航天分子扩散焊接工艺可以用于航空航天领域中的各种金属零部件的焊接，如飞机机身、发动机、涡轮等。
该工艺可以提高飞机的安全性和可靠性，减少事故的发生。
3.电子制造分子扩散焊接工艺可以用于电子制造中的各种金属零部件的焊接，如集成电路、半导体器件、太阳能电池板等。
该工艺可以提高电子产品的性能和可靠性，延长电子产品的使用寿命。
四、分子扩散焊接工艺的未来发展随着科技的不断进步和发展，分子扩散焊接工艺将会得到广泛应用，并不断发展和完善。
未来，分子扩散焊接工艺将会更加高效、精确和无损，成为各个领域中不可缺少的一项技术。
总之，分子扩散焊接工艺是一种高效、精确、无损的焊接方法，适用范围广，应用前景广阔。
相信在不久的将来，分子扩散焊接工艺将会成为各个领域中的重要技术之一。
扩散连接、钎焊原理
扩散连接原理
扩散连接是在真空或一定气氛中，通过温度及压力的共同作用，即在母材的熔点以下且原子能活泼扩散的温度范围内和基本不产生塑性变形的压力作用下，使相互密接的材料经一定时间后通过结合面之间产生的原子间的相互扩散而实现可靠连接的一种固相结合方法。
钎焊:
是利用熔点比母材低的钎料作为连接的媒介物和母材一起加热，在不熔化母材的情况下,使钎料熔化并通过润湿和毛细作用填充进两母材接头缝隙，且钎料通过(和母材相互)扩散之后，冷凝结晶和母材之间形成牢固接头的固相连接方法即为钎焊。