扩散焊简介
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，
热等静压扩散焊
热等静压扩散焊
热等静压扩散焊（Hot Isostatic Pressing Diffusion Bonding，HIP-DB）是一种金属焊接技术，将两个或多个金属材料通过加热和压力结合在一起，从而形成一个坚固的焊接接头。
热等静压扩散焊的过程包括以下几个步骤：
1. 准备工作：将要焊接的金属材料表面清洁干净，去除氧化层和污垢，以确保良好的接触和扩散。
2. 组装：将要焊接的金属材料按照设计要求组装在一起，并加入适量的焊接剂或金属粉末。
3. 加热：将组装好的金属材料放入专用的高温耐压容器中，施加高温和高压条件，使金属材料达到焊接温度，一般在材料的熔点附近。
4. 扩散：在高温和高压的条件下，金属材料开始扩散，原子在接触表面进行重新排列和交换，从而实现原子级的焊接。
5. 冷却：待扩散完成后，降温至室温，焊接接头冷却固化，形成坚固的焊缝。
热等静压扩散焊具有以下优点：
1. 高强度：由于焊接接头是原子级的扩散焊接，焊缝强度高，接近基材的强度。
2. 无气孔：焊接过程中，由于高温和高压条件，可将气体排除，从而形成无气孔的完整焊接接头。
3. 无局部变形：由于焊接过程中的均匀压力，几乎没有局部变形和应力集中现象。
4. 适用范围广：热等静压扩散焊适用于多种金属材料的焊接，包括难焊接的不同金属组合。
热等静压扩散焊在航天、航空、能源等领域有广泛应用，常用于制造高强度、高可靠性的焊接接头。
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
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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。
扩散焊的原理及应用DFW-diffusion Welding
DFW－diffusion Welding
3.1 扩散焊原理及分类
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 的一种压焊方法。
扩散焊是适应原子能、航空、航天及电子工业等尖端技术 领域的需要而迅速发展起来的一种特种焊接技术。
液相扩散焊
3.2 扩散焊的主要特点
优点：
①焊接质量高 ，焊缝中不存在熔化焊缺陷，也不存在过 热组织和热影响区。
②同种材料焊接时，可获得与母材性能相同的接头，几乎 不存在残余应力。
③焊接基体不熔化、不过热，可以焊接所有的金属和非金 属；特别适合焊接用一般焊接方法难以焊接或虽可焊接，但 性能和结构在焊接过程中容易遭受严重破坏的材料，如弥散 强化的高温合金、纤特 种材料、特殊结构中， 如航天工业、电子工业 、核工业。
图30能进行扩散焊的材料
热压焊(或热轧焊和锻焊)：用压力大，产生相当大的塑性 变形。在高温停留时间短，扩散很不充分，影响接头成型质 量的主要因素是变形量。
扩散焊：应用的压力较小，焊接表面发生的塑性流变量较 小，限制在微观范围内。在焊接温度下有充裕的保温扩散时 间，影响接头质量的主要因素是扩散过程。
扩散焊原理示意图
固相扩散焊
发展初期，在焊接界面不产生液相，焊接接头完全是在固 态下形成的。随着扩散焊工艺方法的不断发展，特别是焊接 不同材料或新型材料时，广泛采用了加中间扩散层的焊接工 艺，并在此基础上发展了过渡液相扩散焊工艺，使焊接界面 内有少量液相产生。
3.1 扩散焊原理及分类
扩散焊是在热压焊基础上发展起来的，并吸收了钎焊的某 些优点发展了一些新的工艺方法。
第四章扩散焊
4.3扩散焊工艺参数
图９-１５ 压力对接头弯曲强度的影响
4.3扩散焊工艺参数
3、焊接时间
又称保温时间，需要的保温时间与温度、压力、中间扩散层 厚度、接头成分及组织均匀化要求密切相关，也受材料表面 状态和中间层材料的影响。
4.3扩散焊工艺参数
图９-１３ 扩散连接时间对铜／钢 接头性能的影响
4.3扩散焊工艺参数
4.5典型材料的扩散焊及其应用 4.5.4陶瓷扩散焊
陶瓷材料的扩散连接
１.陶瓷扩散连接的主要问题 ２.SiC陶瓷的扩散连接 ３.Al2O3陶瓷与金属的扩散连接
4.5典型材料的扩散焊及其应用
１.陶瓷扩散连接的主要问题
(１)界面存在很大的热应力 陶瓷与陶瓷、陶瓷与金属材料连接 时，由于陶瓷与金属的线膨胀系数差别很大，在扩散连接或使用 过程中，加热和冷却时必然产生热应力，由于热应力的分布极不 均匀，使接合界面产生应力集中，造成接头的承载性能下降。 (２)容易生成脆性化合物 由于陶瓷与金属的物理化学性能差别 很大，连接时除存在着键型转换以外，还容易发生各种化学反应， 在界面生成各种碳化物、氮化物、硅化物、氧化物以及多元化合 物。
图９-９ 典型结构的超塑性扩散连接 a)单层加强构件 b)双层加强结构 c)多层夹层结构(三层) 1—上模密封压板 2—超塑性成形板坯 3—加强板 4—下成形模具 5—超塑性成形件 6—外层超塑性成形板坯 7—不连接涂层区(钇基或氮化硼) 8—内层板坯 9—超塑性成形的两层结构件 10—中间层板坯
11—超塑性成形的三层结构件
4.5典型材料的扩散焊及其应用
陶瓷扩散连接的主要问题
(３)界面化合物很难进行定量分析 在确定界面化合物时，由于 一些轻元素(Ｃ、Ｎ、Ｂ等)的定量分析误差较大，需制备多种标 准试件进行标定。 (４)缺少数值模拟的基本数据 由于陶瓷和金属钎焊及扩散连接 时，界面容易出现多层化合物，这些化合物层很薄，对接头性能 影响很大。
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。
扩散焊原理问题回答
扩散焊原理
扩散焊是一种常用的金属连接方法，它利用高温下金属原子间的扩散作用，将两个金属材料永久性地连接在一起。
其原理可以概括为以下几个步骤：
1. 清洁表面：在进行扩散焊接之前，需要对要连接的金属材料表面进行彻底清洁。
这是因为任何污垢、氧化物或其他杂质都会影响焊接的强度和质量。
2. 加热：将要焊接的金属材料加热到足够高的温度。
这通常需要使用火炬或其他加热设备，并且需要根据不同类型的金属材料和要求来确定合适的加热温度。
3. 扩散：当金属材料被加热到足够高温度时，其原子开始扩散。
这意味着它们会从一个位置移动到另一个位置，并且会与相邻原子相互作用。
4. 形成合金：当两个金属材料被加热并且原子开始扩散时，它们最终会形成一个混合物或合金。
这是因为它们中的原子会相互作用，并且在高温下会形成一种新的材料。
5. 冷却：一旦合金形成，需要将其冷却到室温。
这通常需要使用冷却液或其他方法来控制冷却速度，以确保焊接的质量和强度。
总体来说，扩散焊是一种非常有效的金属连接方法。
它可以产生非常强大和持久的连接，并且可以用于许多不同类型的金属材料。
但是，它需要高温和精确控制，因此需要经验丰富的专业人士来操作。
扩散焊
• 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
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）物理化学性能与母材的差异较被焊材料之间的差异小；不与母
• 1. 钢与铝的扩散焊 • 2．钢与钛的扩散焊接 • 3．钢与铜及铜合金扩散焊接 • 4．不锈钢与钼扩散焊
异种金属特种焊接方法之扩散焊
1. 钢与铝的扩散焊
• 钢与铝及铝合金进行扩散焊的主要问题是焊接界面附近易形成 Fe-Al金属间化合物，使接头强度下降。
• 可采用增加中间过渡层的方法获得牢固的接头。 • 一般可选用Cu和Ni。 • 合金元素Mg、Si及Cu对钢与铝扩散焊接头的强度影响很大。
焊工技师、高级技师培训
7-7 异种金属特种焊接方法—扩散焊
异种金属特种焊接方法之扩散焊
一、扩散焊概述
• 扩散焊（DFW）是将紧密接触的焊件置于真空或保护气氛中，并在
一定温度和压力下保持一段时间，使接触界面之间的原子相互扩散 而实现可靠连接的一种固相焊接方法。
异种金属特种焊接方法之扩散焊
1.扩散焊的基本原理
异种金属特种焊接方法之扩散焊
1.按照真空度分类
• 根据工作空间所能达到的真空度或极限真空度，可以把扩散焊设备 分为四类，即低真空（0.1Pa以上）、中真空（0. l Pa～10-3 Pa） 、高真空（＜10-5Pa）焊机和低压、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。
铜扩散焊标准
铜扩散焊标准一、铜扩散焊的定义和原理铜扩散焊是一种通过加热使铜材料之间紧密结合的工艺方法。
在高温下，铜原子在相互接触的表面之间发生相互扩散，形成牢固的冶金结合。
扩散焊具有较低的焊接温度、良好的接头强度和可靠性，广泛应用于电子、电力、化工等领域。
二、扩散焊工艺流程及关键环节1.材料准备：选择合适的铜材料，并进行必要的切割、研磨等处理，确保工件表面质量。
2.清洗处理：去除工件表面的杂质、油污等，以利于焊接过程中的原子扩散。
常用的清洗方法包括机械清洗、化学清洗和超声波清洗。
3.界面准备：对工件表面进行粗糙化处理，增加接触面积，提高焊接质量。
常用的方法包括机械研磨、化学腐蚀等。
4.装夹定位：将工件精确地固定在焊接夹具中，确保工件之间接触紧密、稳定。
5.加热与加压：在高温、高压条件下进行焊接，促进原子扩散。
控制加热温度和时间、加压方式及压力大小是关键控制要点。
6.冷却与后处理：焊接完成后，需进行缓慢冷却，并进行必要的后处理，如去除焊缝表面的氧化物等。
三、焊材选择与预处理1.根据实际需求选择合适的铜材料，如紫铜、黄铜等。
2.对焊材进行必要的预处理，如切割、研磨、清洗等，确保其表面质量。
3.在焊接前对焊材进行质量检查，确保无缺陷、无杂质。
四、扩散焊设备与参数设置1.选择具备恒温控制、压力调节等功能的扩散焊设备。
2.根据工件尺寸、焊接要求等因素合理设置加热温度、加热时间、加压方式及压力大小等参数。
3.定期对设备进行维护保养，确保其正常运行。
五、焊缝质量检测与评估方法1.通过外观检查初步评估焊缝质量。
2.进行拉伸试验、弯曲试验等力学性能测试，检测焊缝的强度和可靠性。
3.进行微观组织分析、元素扩散分析等检测手段，深入研究焊缝的质量和可靠性。
4.根据相关标准或规范进行质量评估，确保产品符合要求。
六、常见问题分析及解决措施1.焊缝不牢固：可能是由于加热温度不足或加压不充分导致，需调整加热温度和加压方式。
2.焊缝中出现气孔：可能是由于清洗处理不彻底或装夹定位不当造成，需加强清洗处理并重新装夹定位。
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。
钛合金和不锈钢法兰网扩散焊
特种焊接技术
三.扩散焊与其它常规焊接方法比较
特种焊接技术
五.扩散焊的应用 超音速飞机上各种钛合金构件就是应 用超塑性成形-扩散焊制成的扩散焊的接头 性能可与母材相同。 特别适合于焊接异种金属材料、石墨和 陶瓷等非金属材料、弥散强化的高温合金、 金属基复合材料和多孔性烧结材料等。扩 散焊已广泛用于反应堆燃料元件、蜂窝结 构板、静电加速管、各种叶片、叶轮、冲 模、过滤管和电子元件等的制造。
特种焊接技术
第四章 扩散焊
特种焊接技术
第一节 概述
一.扩散焊原理 定义 扩散焊是指将焊件紧密贴合，在一定 气氛、温度和压力下保持一段时间，使接 触面之间的原子相互扩散形成联接的焊接 方法
特种焊接技术
二.扩散焊种类
特种焊接技术 （二）扩散过程
特种焊接技术
B
扩散焊接头材料组合类型 a)同类材料 b)同类材料加中间扩散层 c)不同类材料 d)不同类材料加中间扩散层
特种焊接技术
特种焊接技术
2.压力 施加压力的主要作用是使接合面微观凸 起的部分产生塑性变形，达到紧密接触， 同时促进界面区的扩散，加速再结晶过程。 增加压力能提高接头强度，但过大的压力 会导致工件变形。高压力需要成本较高的 设备和精确的控制。从经济角度考虑，应 选择较低的压力。 采用较高的压力能产生结合强度较好的 接头。对于异种金属扩散焊，采用较大的 压力对减少或防止扩散孔洞有良好作用。 通常扩散焊采用的压力在0.5—50MPa之间。
特种焊接技术
1.表面机械加工 精车、精研、抛光等。 表面处理不仅包括清洗，去除表面膜层(氧化物)， 清除水或有机物表面膜层；还有对金属表面粗糙 度的要求。 2.表面净化处理 化学药剂 a．去除非金属表面膜(通常是氧化物)。 b．部分或全部去除在机械加工时形成的冷作硬化层。 可使用乙醇，、三氯乙烯、丙酮、洗涤剂以及其他 清洁剂。
扩散焊
扩散焊: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。
通常根据焊接过程中是否出现液相将扩散焊分为固态扩散焊和瞬间液相扩散焊。
1.固态扩散焊接过程(Solid Phase Diffusion)固态扩散连接的过程大致可分为三个阶段：第一阶段为接触变形阶段，高温下微观不平的表面，在外加应力的作用下，总有一些点首先达到塑性变形，在持续压力的作用下，接触面积逐渐扩大，最终达到整个面的可靠接触；第二阶段是界面推移阶段，通过接触界面原子间的相互扩散，形成牢固的结合层，这个阶段一般要持续几分钟到几十分钟；第三阶段是界面和孔洞消失阶段，在接触部位形成的结合层逐渐向体积方向发展，扩大牢固连接面，消除界面孔洞，形成可靠的连接接头。
三个过程相互交叉进行，连接过程中可以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。
室温装配状态变形----接触阶段扩散----界面推移阶段界面孔洞消失阶段固态扩散焊三阶段示意图2.瞬间液相扩散焊接过程(TLP-Transient Liquid Phase)瞬时液相扩散焊（TLP）也称接触反应钎焊或者扩散钎焊，如果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-固之间进行充分的扩散，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，使液相的熔点逐渐升高而凝固，形成接头。
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
13
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。
2020/4/5
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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。
2020/4/5
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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
扩散焊的分类
扩散焊的分类
扩散焊是一种金属焊接方法，它是将两个金属零件通过高温和压力加热使其融合在一起的过程。
根据不同的工艺和焊接条件，扩散焊可以分为以下几种类型：
1. 点扩散焊：该焊接方法适用于较小的零件，其焊接点通过加
压和加热来实现融合。
2. 线扩散焊：线扩散焊是点扩散焊的改进版，它适用于较长且
宽度较窄的零件。
在焊接过程中，通过加热和加压使线与工件融合。
3. 面扩散焊：这种焊接方法适用于较大的工件，焊接面积比较
广泛。
在加热和加压下，焊接面会发生融合。
4. 蒸汽扩散焊：该方法适用于高温合金的焊接，它是通过蒸汽
将工件加热，然后加压使其融合在一起。
5. 真空扩散焊：这种焊接方法适用于需要高质量焊接的零部件。
在真空环境下，通过加热和加压使工件融合在一起。
6. 气体保护扩散焊：在焊接过程中，通过气体保护工件，以避
免其与氧气发生反应而影响焊接质量。
以上是扩散焊的分类，不同的焊接方法适用于不同的工件和要求，选择合适的焊接方法对于焊接质量和生产效率都有重要的影响。
- 1 -。
扩散焊
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。
2）异种材料扩散焊
异种金属或金属与陶瓷、石墨等非会属的扩散焊。(存在问题)
a.膨胀系数不同——结合面上出现热应力； b.冶金反应——低熔点共晶组织或脆性金属间化合物； c.扩散系数不同——形成扩散孔洞； d.电化学性能不同——出现电化学腐蚀。
(3) 加热系统
由感应线圈和高频电源组成，按加热方式可分为： 感应加热、辐射加热和接触加热。
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(4) 加压系统
扩散焊所施加的压力较小，压强可在1~100MPa范 围内变化，当材料的高温变形抗力较大，或表面粗糙、
扩散焊接温度较低时，需提高压力。
(5) 测量与控制系统
包括温度、压力、真空度及时间的控制和测量。
(1) 接头存在的主要缺陷
未熔合、未焊透、裂纹、变形等
(2) 检测方法
采用着色、荧粉或磁粉探伤检测表面缺陷
采用真空、压缩空气及煤油实验检查气密性 采用超声波、X射线探伤检测接头的内部缺陷
目前超声波成像无损检测在扩散焊接头检测方面 取得了初步的成果，有待于进一步研究，为扩散焊应 用于航空航天等国防工业提供质量保证。
b) 中间层材料应满足条件
容易塑性变形; 含有加速扩散或降低中间层熔点的元素，如硼、被、 硅等; 物理化学性能与母材差异较被焊材料乊间的差异小; 不与母材产生不良的冶金反应，如产生脆性相或不 希望有的共晶相; 不会在接头上引起电化学腐蚀问题。
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(3) 焊接工艺参数
a)温度
在一定的温度范围内，温度愈高，扩散过程愈快， 所获得的接头强度也高。加热温度受被焊工件和夹具的 高温强度、工件的相变、再结晶等冶金特性所限制，固 相扩散焊温度为0.6~0.8Tm(K)( Tm为母材熔点)。
扩散焊
一般通过水循环系统进行冷却，防止系统过热。
A
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5、扩散焊工艺
(1) 工件待焊表面的制备和清理
a) 表面机加工
目的是为了获得平整光洁的表面，保证焊接间隙 极小，微观上紧密接触点尽可能的多。
对普通金属零件可采用精车、精刨(铣)和磨削加工， 通常使粗糙度Ra≤3.2μm，Ra大小的确定还与材料本 身的硬度有关,对硬度较高的材料，Ra应更小，对加 有软中间层的固相扩散焊和液相扩散焊，以及热等静 压扩散焊粗糙度要求可放宽。
实验采用搭接接头, 试样尺寸为 30mm ×10mm ×2mm , 搭
接长度为10mm。
(4)焊接工艺参数
实验在真空扩散炉中进行。真空度为110 ×10 - 2～1. 0 ×10
- 3Pa , 焊接温度 ( T) 为 820～900 ℃, 保温时间(t)为 20～100min ,
压力( P)为 0～011MPa。
TiNi形状记忆合金与不锈钢瞬间液相扩散焊工艺研究
(1)研究的意义
TiNi 形状记忆合金具有特殊的形状记忆效应和超弹性,及高的 比强度、 抗腐蚀、 抗磨损和良好的生物相容性等特点,广泛应用 于航空航天、 工业制造和医疗器械等领域。但是 TiNi 价格较贵 , 在实际应用中将其与性能优异、 价格低廉的不锈钢连接起来是降 低材料成本 ,扩大其应用范围的重要途径。
在化工设备制造中，制成了高3m、直径 1.8m的部件；
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。利用钛合金
超塑性的成形扩散焊已得到成功的应用
日常生活中家用复合底锅(焊接后无需表面 处理)等等
A
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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。
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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
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以铜薄膜作中间层的镁铝扩散焊接简介
一、扩散焊原理简介：
如上图所示的三个阶段描述了无扩散辅助材料的常规扩散焊接接头的形成过程。
这里温度、压力、时间和真空等为实验金属间原子相互扩散与金属键结合创造了条件。
在温室下焊接表面无论焊前如何加工处理，贴合时只限于极少数凸出点接触，进入前一阶段，在温度和压力作用下，粗糙表面上首先在微观凸起点接触的部位开始塑形变形，并在变形中挤碎了表面氧化膜，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件连接，其余未连接部分就形成微孔（空隙）残留在界面上。
在如图所示的第一阶段中，粗糙接触面主要是按照屈服和蠕变变形机理发生变化的，在大部分界面上达到紧密接触。
在此阶段结束时，接头基本上位于接触面的晶界上，这些接触面之间存在着空隙。
第二阶段，原子持续扩散，而使界面上许多微孔消失。
在这个阶段中，扩散机理比变形机理更重要，随着原子晶界扩散的继续进行，许多空间消失。
在此同时，界面晶界发生迁移，离开接头的初始平面，形成一个平衡的形态，而在一些晶粒内留下许多残余空隙。
第三阶段，继续扩撒，界面与微孔最后消失形成新的晶界，达到冶金结合，最后接头成分趋向均匀。
上述扩散焊接形成三阶段，温度决定第一阶段中接触面积的大小，也决定了控制二三阶段中消除微孔的扩散速度，压力主要在第一阶段起作用，它能使接触
面积增大。
而形成接头所需要的时间，则取决于所加的温度和压力。
二、：铜薄膜为中间层的扩散焊原理
采用磁控溅射技术在变形镁合金表面沉积铜薄膜，将其作为中间层对变形镁合金和硬铝合金进行了低温扩散焊接研究．利用超声波显微镜、x射线衍射、扫描电镜、电子探针等对焊接接头界面区域的显微结构及物相等进行了研究．研究结果表明，在镁合金基体上沉积的cu薄膜主要以(111)、(200)晶向上生长，薄膜表面平整、均匀、致密；在扩散焊接工艺条件焊接温度T=455℃、保温时间t=90 min、压力P=3 MPa下获得了质量较好的Mg／Al焊接接头．焊接接头界面区域由铝镁原子比分别为3：2，1：1，12：17三层镁铝系金属间化合物构成，接头断裂破坏发生在镁铝系化合物层，断口呈现明显的脆性断裂特征．
镁合金作为一种新型的工程结构材料越来越引起了社会各界的广泛关注，因其具有比强度高、刚度大、抗冲击性能好、抗震性好、热容量低、冷凝速度快、良好的机械加工性能等优点，现已广泛地、航空航天、民用电子产品等领域．铝是地壳中含量最高的金属元素，铝合金是目前使用最广的金属结构材料之一．铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，同时其塑性好，能够加工成各种型材，具有良好的导电性、导热性和抗蚀性等特点．如果实现镁合金与铝合金异种金属的焊接并形成可靠的焊接结构件，不仅能充分发挥镁合金、铝合金各自的优异性能，还能够大大拓展其在高科技领域，特别是在航空航天方面的应用，所以实现镁铝异种金属的焊接具有非常深远的现实意义．然而镁铝异种金属因其物理化学性质的差异利用一般的焊接方法要实现其可靠连接十分困难，两种金属直接焊接主要存在的问题是：a．镁、铝的活性很高，容易与空气中的氧气发生反应在表面形成一层氧化物膜，氧化物膜的存在不利于母材原子的相互扩散，导致焊接工艺难以控制；b．镁与铝易相互反应，焊接接头界面区域生成大量高硬度脆性金属间化合物并出现分层现象，导致焊接接头强度不高．
磁控溅射镀膜是添加焊接中间层的一种切实可行的方法，薄膜的沉积一方面能减小焊接母材的表面粗糙度促进母材焊接面的充分接触，另一方面能够针对不同焊接体系实现多层复合中间层的添加，同时因其自身特点而具有非常独特的应用前景．本文中利用磁控溅射镀膜技术在焊接母材镁合金表面沉积一层致密度高、结晶性好，厚度均匀Cu薄膜，将Cu作为中间层实现了对镁／铝的真空低温扩
散焊接。