真空扩散焊焊接方法基本概念
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。
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。
真空扩散焊 技术要求
真空扩散焊技术要求真空扩散焊是一种常用的金属焊接技术，可用于连接不同材料或相同材料的金属零件。
它采用真空环境下的高温加热，使金属材料在高温状态下扩散，从而实现焊接。
真空扩散焊技术在航空航天、电子、冶金等领域得到广泛应用，其技术要求如下。
真空环境是真空扩散焊的基本要求。
在真空环境下，气体的压力非常低，可以达到几百帕甚至更低的范围。
真空环境的建立需要使用真空泵等设备，确保焊接过程中气体不会对金属材料产生影响。
同时，真空环境可以降低氧气的存在，减少氧化反应的发生，有利于焊接质量的提高。
高温是实现金属扩散的关键条件。
真空扩散焊通常需要在高温条件下进行，使金属材料达到足够的熔点，以便于扩散和连接。
焊接温度的选择要考虑到金属材料的熔点和热膨胀系数等因素，确保焊接过程中金属材料能够充分融合和扩散，从而获得良好的焊缝。
金属表面的准备也是真空扩散焊的重要环节。
在焊接之前，需要对金属材料的表面进行处理，去除氧化层、污染物和润湿剂等。
金属表面的准备可以通过机械方法、化学方法或物理方法来实现，以确保金属材料在焊接过程中能够充分接触和融合。
在真空扩散焊过程中，还需要控制焊接时间和压力。
焊接时间的控制要根据金属材料的熔点、热传导率和焊接方式等因素进行合理选择。
焊接时间过长会导致过度熔化和材料烧损，而时间过短则可能导致焊接不充分。
焊接压力的控制要根据金属材料的性质和焊接要求来确定，以确保焊接过程中金属材料的接触和扩散。
焊接后的处理也是真空扩散焊的一部分。
焊接完成后，需要对焊接接头进行冷却、清洁和检测。
冷却过程要控制冷却速度，避免产生焊接缺陷。
清洁过程要去除焊接过程中产生的氧化物、润湿剂和其他污染物，以保证焊缝的质量。
检测过程要使用适当的方法和仪器，对焊接接头进行质量评估，确保焊接的可靠性和稳定性。
真空扩散焊技术要求在真空环境下进行高温加热，控制焊接时间和压力，准备金属表面，以及进行焊后处理。
这些要求是确保焊接质量和效果的关键，只有严格遵守才能达到预期的焊接结果。
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。
2
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
12
LEE MAN (SCETC)
扩散焊
13
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
14
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 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。
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。
真空扩散焊
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。
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.。
扩散焊
2020/4/5
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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。
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。
机械中其它的焊接方法扩散焊
塑性变形，促使氧化膜破碎分解，当达到净面接
触时，为原子间扩散创造了条件，同时界面上的
氧化物被溶解吸收，继而再结晶组织生长，晶界 移动，煤气发生炉有时出现联生晶及金属间化合
物，构成牢固一体的焊接接头。
说道：“看在同学一场的份上，你不会说出去的，对不
扩散焊分为真空和非真空两大类，非真空扩 散焊需用溶剂或气体保护，应用较广和效果最好
的是真空扩散焊。
真空扩散焊的特点有：
（1）不需填充材料和溶剂（对于某些难于 互熔的材料有时加中间过渡层）；
说道：“看在同学一场的份上，你不会说出去的，对不
（2）接头中无重熔的铸态组织，能焊非金属和异种金属材料，可制造
多层复合材料；
（4）可进行结构复杂的面与面、多点多线、 很薄和大厚度结构的焊接；
说道：“看在同学一场的份上，你不会说出去的，对不
（5）焊件只有界面微观变形，残余应力小， 焊后不需加工、整形和清理，是精密件理想的焊
接方法。
（6）可自动化焊接，劳动条件很好；
（7）表面制备要求高，焊接和辅佐时间长。
在化工设备制造中，制成了高 3m、直径 1.8m 的
说道：“看在同学一场的份上，你不会说出去的，对不
部件；在原子能设备制造中，制成水冷反应堆燃 料元件；在冶金工业中生产了复合板；在机械制
造中应用更为广泛。煤气发生炉利用钛合金超塑
性的成形扩散焊已得到成功的应用。
2de0f0c9b
煤气发生炉扩散焊目前已实现 560 多组异种材料
说道：“看在同学一场的份上，你不会说出去的，对不
的焊接。
局部真空措施焊成的巨型工件长达 50m,重
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。
双金属环件真空扩散焊接
双金属环件真空扩散焊接
首先，让我们来看看双金属环件真空扩散焊接的工艺原理。
在
这种焊接过程中，两种不同金属的环件首先被放置在真空环境中，
然后通过加热使其达到一定温度。
在这个温度下，金属表面会产生
氧化膜，然后通过扩散焊接的方式将两种金属连接在一起，从而形
成一个坚固的连接。
其次，让我们来看看双金属环件真空扩散焊接的优点和局限性。
这种焊接工艺可以实现不同金属之间的可靠连接，而且焊接过程中
不会产生气孔和夹杂物，从而提高了焊接接头的质量。
然而，双金
属环件真空扩散焊接需要严格的工艺控制和高昂的成本，而且对操
作人员的技术要求也比较高。
另外，让我们来看看在实际应用中，双金属环件真空扩散焊接
的一些注意事项。
在进行这种焊接工艺时，需要严格控制焊接温度、时间和压力，以确保焊接接头的质量。
此外，还需要对焊接设备和
环境进行严格的清洁和维护，以避免对焊接质量造成影响。
总的来说，双金属环件真空扩散焊接是一种重要的金属焊接工艺，它在连接不同金属环件时具有独特的优势。
然而，在实际应用
中需要严格控制工艺参数和操作要求，以确保焊接质量和连接可靠性。
希望我的回答能够全面回答你的问题。
固相焊接
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。
2.5焊接方法(系统)设备与装置组成
• 主系统轴：主要由主轴电动机、传动带、离合器、制动器、轴承 和主轴等组成，主轴系统传送焊件所需的功率，并承受摩擦转矩。
2.6应用实例
• 近年来随着我国航空航天事业的发展，也加速了摩擦焊技术向这 些领域的渗透，进行了航空发动机转子、起落架结构件、紧固件 等材料以及金属与陶瓷、复合材料、粉末高温合金的摩擦焊工艺 试验研究，某些电工材料的钎焊工艺也开始用摩擦焊接所取代。
1. 真空扩散焊
1.1真空扩散焊基本概念
• 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。
1.2真空扩散焊基本原理和分类
• 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）×108 CM以内时，金属原子间的引力才开始起作用。
6应用实例?近年来随着我国航空航天事业的发展也加速了摩擦焊技术向这些领域的渗透进行了航空发动机转子起落架结构件紧固件等材料以及金属与陶瓷复合材料粉末高温合金的摩擦焊工艺试验研究某些电工材料的钎焊工艺也开始用摩擦焊接所取代
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真空扩散焊焊接方法基本概念朱兴贵 2012118502119 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］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。
特别适用焊接用一般焊接方法难以实现，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。
如弥散强化的高温合金，纤维强化的硼—铝复合材料等。
（3）可焊接不同类型，甚至差别很大的材料。
包括异种金属，金属与陶瓷等冶金上完全互不相溶的材料。
可焊接结构复杂以及厚薄相差很大的工件。
加热均匀，焊件不变形，不产生残余应力。
使工件保持较高精度的几何尺寸和形状（4）它是一种高精密的连接方法，工件不变形，可以实现机械加工后的精密装配连接，可获得较大的经济效益。
对于塑性差或熔点高的材料，或对于不互溶或在熔焊时产生脆性化合物的异种材料，真空扩散焊是一种可靠的方法，适合于耐热材料（耐热合金、钨、钼、铌、钛等）、陶瓷、磁性材料及活性金属的连接，在真空扩散焊研究与实际应用中，有70％涉及异种材料的连接[3]。
3扩散焊接分类3.1同种材料扩散焊它指不加中间层的两同种金属直接接触的扩散连接。
这种类型的扩散焊，一般要求待焊表面制备质量较高，焊接时要求施加较大的压力，焊后接头的成分、组织与母材基本一致。
Ti、Cu、Zr、Ta等最易焊接；铝及其合金，含Al、Cr、Ti的铁基及钴基合金则因氧化物不易去除而难以焊接。
3.2异种材料扩散焊它指两种不同的金属、合金或金属与陶瓷，石墨等非会属的扩散焊连接。
异种材料的化学成分、物理性能等有显著差异。
两种材料的熔点、线胀系数、电磁性氧化性等差异越大，扩散焊接难度越大。
因两种材料扩散系数和线胀系数等不同，在扩散结合面上由于冶金反应生产低熔点共晶或者形成脆性金属间化合物，易使界面处产生显微孔洞、裂纹，甚至断裂。
3.3 过度液相扩散焊指在扩散焊过程中接缝区短时出现微量液相的扩散焊方法。
有助于改善扩散表面接触情况，允许使用较低的扩散焊压力。
当用上述两种方法难以焊接或效果较差时，可在被焊材料之间加入一层金属或合金(称为中间层)，这样就可以焊接很多难焊的或冶金上不相容的异种材料，可以焊接熔点很高的同种材料。
它也被称为瞬间液相扩散焊(TLP)，是指在扩散焊过程中界面处短时出现微量液相的扩散焊方法。
在扩散焊过程中中间层与母材发生共晶反应，形成一层极薄的液相膜，此液相膜填充整个接头间隙后，再使之等温凝固并进行互相扩散，从而获得均匀的扩散焊接头。
瞬态液相扩散焊是用一种特殊成分、熔化温度较低的薄层合金作为中间层，放置在焊接面之间。
施加小的压力或不施加压力，并在真空条件下瞬间加热到中间层合金熔化，在焊接面间形成均匀的液态薄膜并润湿母材；经过一定的保温时间，中间层合金与母材之间进一步扩散，形成牢固连接。
这种方法尤其适用于焊接性较差的铸造高温合金。
3.4加中间层的扩散焊它也被称为共晶反应扩散焊，是利用在某一温度下待焊异种金属之间会形成低熔点共晶的特点加速扩散焊过程的方法。
在被焊材料之间加入一层金属或合金（称为中间层），这样就可以焊接很多难焊的或冶金上下不相容的异种材料，可以焊接熔点很高的同种材料。
3.5 超塑性成形扩散焊它是一种将超塑性成形与扩散焊接组合起来的工艺，适用于具有超塑性的材料，如钛、铝及其铝合金等的焊接。
在高温下具有超塑性的金属材料，可以在高温下用较低的压力实现成形和连接。
3.6等静压真空扩散焊它是将工件放置在密封的真空盒中利用热等静压原理完成焊接的异种扩散焊工艺。
[2]4 扩散焊工艺参数扩散焊可在真空或氢气等保护气氛环境下进行焊接，工艺参数主要包括扩散温度、扩散压力、保温时间、中间层的确定等。
扩散压力是扩散焊过程中一个基本工艺特征，为了使被焊材料的原子彼此扩散交换，必须使被焊表面紧密接触，因此就需要施加压力，它还起到破坏表面氧化膜和改善界面状态促进扩散的作用，同种材料焊接时，扩散压力能促进晶界转移。
焊接时如果压力小于最佳压力值，在连接界面可能出现未焊合。
扩散压力应高于材料屈服强度。
扩散温度关系到扩散过程金属原子的扩散活跃程度，影响扩散接头的形成时间。
一扩散温度一般高于材料的再结晶温度，低于材料的融化温度。
在一定的扩散压力和保温时间下，扩散接头的强度随着扩散温度的上升而逐渐提高，当达到最佳扩散温度后，接头组织和母材组织完全无异，继续提高扩散温度，接头强度不再上升，而导致晶粒过大，强度下降。
保温时间的影响规律与扩散温度的影响类似。
扩散焊保温结束后，冷却过程中须仍将零件仍保持在加压条件下，可防止由于冷却收缩不均匀而产生应力，导致在焊接面上出现裂缝和相互脱开的现象。
这是由于在力场中能够引起裂纹发展的间隙迁移率因压力而降低，其次，在压力作用下冷却，能起到将应力平均的作用，防止造成应力集中。
5真空扩散焊的应用机械制造、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。
[4]5.1扩散焊接技术在电真空领域的应用扩散焊接常用于阴极零部件的连接，焊接在专用的夹具内进行，在一个焊接周期内，可同时焊接多个阴极，用这种方法制成的阴极在一起工作中呈现了高度的可靠性。
扩散焊接可用于制造特殊的双金属、三层金属和四层金属，在一次装配时可以焊接十余个圆板，为了防止双金属圆板与心轴之间焊在一起，在他们之间用脱水的云母把他们分开，复合材料可用于冲压出仪器调整机构的膜片。
用扩散焊接把镁银合金的阴极衬套与无氧铜的外壳沿圆柱体表面连接起来，焊好的接头保证有良好的电接触，必要的强度和真空密封性，表5中给出了一些电真空器件的零件和部件的真空扩散焊最佳规范。
5.2 α-Al2o3陶瓷与金属镍的真空扩散焊焊接前用不同型号的金相砂纸将镍表面的氧化膜去除，然后在丙酮中超声30 rain。
镍片烘干后与金属化好的陶瓷样条组装到一起，如图2所示。
将组装好的陶瓷与金属用石墨垫板固定，石墨垫板上涂覆一层Y，0 阻焊剂。
放入Centorr 6—1650—15T型扩散焊设备的真空室中，采用辐射加热的方式进行焊接。
工艺参数为：加热温度1 091～1 237℃，焊接压力(P)5～20 MPa，保温时间(t)10～60 min，真空度6．67×10-3Pa。
为提高工件在焊接过程受热的均匀性，采用分阶段升温并增加几个保温时间平台，真空扩散焊炉的降温过程采用循环水辅助冷却，等炉温降至100℃以下后，将焊接部件取出。
[5]5.3 Al2O3弥散铜／纯铜扩散焊工艺Al2o3弥散铜与纯铜的热导率、线膨胀系数相近，且纯铜在高温下的氧化膜为CuO+Cu2O (外层为CuO，内层为Cu20)，这些氧化物容易还原，对真空扩散焊影响不大。
真空扩散焊前需先用砂纸清除工件表面的氧化物并用丙酮去除油污。
采用KJL一2型多功能真空炉。
试验时真空度达到0.05Pa，加热速率为5℃／min。
焊后将扩散焊试样按照GB／T 228—2002的要求进行拉伸试验，利用ZEISS金相显微镜和JSM一6480型扫描电镜(SEM)观察扩散结合区域与拉伸断口的组织特征。
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，对AIz03弥散铜，纯铜固相扩散连接按照正交表进行三因素三水平的正交，优化Al20，弥散铜／纯铜固相浓度提高。
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。
[6]6真空扩散焊应用前景扩散焊接技术作为一种比较成熟的技术，以其特有的优势已经广泛应用于航空、航天、核能以及其他技术领域。
发展中的纤维增强复合材料，将依赖它作为重要连接手段，未来的空间站或太空实验室的真空环境，是发展和应用扩散焊接的重要场所。
King和Owczarski用钛研究了扩散焊接的不同参数．并提出了两个固体表面聚结的推理．该项研究已经用在与美国国家航空和宇宙航行局的马歇尔空间飞行中心制备不同宇航构件有关的探索性工作中。
俄罗斯在其液体火箭发动机上大量零组件之间的连接采用了扩散焊接技术，在其成熟型号PⅡ一120液体火箭发动机上的燃气发生器、推力室等复合组件中均采用了扩散焊接技术，其焊缝强度均能满足技术指标的要求。
参考文献[1]李亚江，吴会强，陈茂爱，等．Cu／A1扩散焊工艺及结合界面的组织性能[J]．焊接， 2001，45(10)：7-10．[2]赵熹华．压力焊[M]．北京：机械工业出版社，1996：198—199．[3]崔忠圻，谭耀春．金属学与热处理[M]．北京：机械工业出版社，2007：225．[4]夏立芳，张振信．金属中的扩散[M]．黑龙江哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1988：95．[5]亢若谷．弥散强化铜合金的现状与发展[J]．云南冶金，1995(5)：1—5．[6]王孟君，娄燕．弥散强化铜电阻焊电极材料的研制[J]．冶金工程，2000，20(2)：54—56．。