扩散连接原理
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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）。
பைடு நூலகம்
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
力、保压时间、以及真空度，这些因素之
间相互影响，相互制约，在选择焊接参数
时应该统筹考虑。此外，焊接连接时还应
考虑焊件表面处理和中间层材料的选用。
1.加热温度
• 加热温度是扩散焊最重要的工艺参数，加热温度
的微小变化会使扩散速度产生较大的变化。在一
定的温度范围内，温度越高，扩散系数越大，扩
散过程越快，所获得的接头结合强度越高。但当
到利用超塑性材料的高延展性来加速界面的紧密
接触过程，由此发展了超塑性成形扩散焊方法。
原理：从连接初期的变形阶段，因为超塑性材料具
有低流变应力的特征，所以塑性变形能迅速在连 接界面附近发生，甚至有助于破坏材料表面的氧 化膜，因而大大加速了紧密接触过程，实际上， 真正促进连接过程的是界面附近的局部超塑性。 超塑性材料所具有的超细晶粒，大大增加了界面 区的晶界密度和晶界扩散的作用，显著增加了孔 洞与界面消失的过程。
，接触面积逐渐扩大，最终达到整个面的可
靠接触，如图b所示。界面处未能达到紧密接
触的区域逐渐演变成界面孔洞。其中大部分
空洞能依靠扩散而逐渐消除，个别较大的孔 经过很长时间难以消除，形成连接缺陷。
B.接触表面的激活阶段
连接表面达到紧密接触后，由于变形引起的
晶格畸变、位错、空位等各种缺陷大量堆集，
界面区的能量显著增大，原子处于高度激活状
合的一种焊接方法。
• 与常用压力焊的相同点：在连接过程中需要施加一
定的压力。
• 不同点：工艺条件的不同。
扩散焊与熔焊、钎焊方法的比较
优点：
⒈扩散焊接头的显微组织和性能与母材接近或相同 ，不存在气孔、宏观裂纹等融化焊特有的缺陷， 也不存在具有过热组织的热影响区。焊接参数容 易控制，批量生产时接头质量稳定。 2.可以进行内部及多点、大面积构件的连接以及电 弧可达性不好或用熔焊方法不能实现的连接。可 焊接其他方法难以焊接的材料。
合物，而使接头性能变差。
2.液相扩散连接基本原理 • 液相扩散连接（也称瞬时液相扩散连接） 通常采用比母材熔点低的材料作中间夹层 ，在加热到连接温度时，中间层熔化，在 结合面上形成瞬间液膜，在保温过程中，
随着低熔点组员向母材的扩散，液膜厚度
随之减小直至消失，再经一定时间的保温
而使成分均匀化。
液相扩散连接大致可分为以下3个阶段：
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
适用范围： • 两母材都具有超塑性； • 可以是只有一边母材具有超塑性； • 或两母材均不具有超塑性时，只要插入具有超塑 性特性的材料作为中间层，就可以实现超塑性连 接。 • 应用领域： 难焊的有色合金之间
超塑成形/扩散连接的应用：
镁合金在超塑性条件下，完成成形与扩散连接。
四.扩散焊工艺 • 扩散焊的焊接参数主要包括加热温度、压
变形和高温蠕变，若干微小区域出现金属之间
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
氧化物。
5）冷加工硬化层的去除。机加工产生的冷加工硬化
层常用化学侵蚀的方法清理。对于某些不希望产
生再结晶的金属有必要将该层去掉。
焊接表面清理后须对表面进行保护。 方法：保护性气氛或真空环境 表面处理的要求还受连接温度和压力的影响。 随着连接温度和压力的提高，表面的要求就越低 一般为了降低连接温度或压力，才需要制备较洁 净的表面。 一般来说，在连接温度下较硬的金属表面粗糙度 更为重要。
• 目的：促进扩散焊过程的进行，降低扩散焊连接温度
、时间、压力，提高接头性能。
• 适用范围：原子结构差别很大的异种材料。
中间层的作用：
a. 改善材料表面的接触，降低对待焊表面制备的要
求，降低所需压力；
b. 改善扩散条件；
c. 改善冶金反应，避免或减少形成脆性金属间化合
物的倾向；
d. 避免或减少因被焊材料之间的物理化学性能差异
结论：
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。
3.保温时间
• 保温时间是指被焊工件在焊接温度下保持的时间
• 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
面积的1%左右。其余表面之间的距离均大于原子
引力起作用的范围。实际表面上还存在着氧化膜
、污物和表面吸附层，都会影响接触点上金属原
子之间形成金属键。两母材在连接表面的晶体位 向不同，不同材料的晶体结构也不同，这也会影 响到连接过程。
金属真实表面的情况：
• 扩散焊时，通过对连接界面加压和加热，使得
表面氧化膜破碎和表面微观凸出部位发生塑性
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。
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，
可以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。
扩散连接原理
一．扩散连接特点 二．扩散连接分类 三．扩散连接原理
四．扩散焊工艺
五．扩散焊设备 六．典型的扩散焊
一． 扩散焊的特点
• 扩散连接（或称扩散焊）是在一定的温度和压力下
使待焊表面相互接触，通过微观塑性变形或通过在
待焊表面上产生的微量液相而扩大待焊表面的物理
接触，然后经过较长时间的原子相互扩散来实现结
过大而引起的其它问题。
中间层材料应具有的特点：
① 容易发生塑性变形，含有加速扩散的元素，如硼 、铍、硅等。 ② 物理化学性能与母材的差异较被焊材料之间的差 异小，不与母材发生不良冶金反应，如产生脆性 相或不希望的共晶相。 ③ 不会在接头上引起电化学腐蚀问题。
6.阻焊剂
• 作用：扩散焊时，防止压头与焊件之间某些区域 被扩散焊粘结在一起。 • 阻焊剂一般为片状或粉状。 • 性能：1）有高于焊接温度的熔点或软化点。 2）具有较好的高温化学稳定性，在高温
4.焊件表面处理
• 焊接表面的清洁度和平整度是影响焊接接头的重 要因素，在扩散焊组装之前必须对焊件表面进行 处理。
• 表面处理一般包含：加工符合要求的表面光洁度
、平直度、去除表面的氧化物，消除表面的气、
水或有机物膜层。
常用的措施如下：
1）除油是扩散焊之前的通用工序，一般采用酒精、
三氯乙烯、丙酮等进行清洗。
• 在金属不熔化的情况下，要形成焊接接头就必须 使两待焊表面紧密接触，达到相互原子间的引力 作用范围[ (1~5)×10ˉ8 cm]以内，这样才可能形成 金属键，获得具有一定强度的接头。一般金属通 过精密加工后，其表面轮廓算数平均偏差为（ 0.8~1.6）×10 ˉ4 cm 。
•在施加正常扩散压力时，实际接触面仅占全部表
应加热的方法。
采用辐射加热法的真空扩散焊设备结构示意图：
实物图：
采用感应加热法的真空扩散焊结构示意图：
下不与焊件、夹具或压头发生化学反应。
3）不释放出有害气体污染附近的待焊表
面，不破坏保护气氛或真空度。
扩散焊接头的质量检验方法有以下几种。 ①采用着色、荧粉或磁粉探伤来检验表面缺陷。 ②采用真空、压缩空气以及煤油实验等来检查气密 性。 ③采用超声波、x光射线探伤等检查接头的内部缺陷 由于焊接接头结构、工件材料、技术要求不同， 每一种方法的检验灵敏度波动范围较大，要根据 具体情况选用。
瞬间液相扩散连接的示意图：
a)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。
由图a可知这里有二段待焊钢 管，中间夹着中间层材料， 钢管轴向加压力F，感应圈通 入感应电流加热，并加惰性 气体保护其焊缝。焊接温度 由红外测温仪检测，并控制 焊接过程。
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
扩散焊接头常见缺陷及产生的主要原因：
五.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
可以采用高频、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。
• 工业中常应用的扩散焊设备，主要采用辐射和感
。在该保温时间内必须保证扩散过程全部完成，
达到所需的结合强度。
① 时间太短：扩散焊接头达不到稳定的与母材相等
的强度。
② 时间过长：对扩散接头起不到进一步提高的作用
，反而会使母材的晶粒长大。
在一定的温度和压力下，初始阶段接头强度随时间 延长增加，但到达一定值后，不再随时间变化。
保温时间与温度、压 力是密切相关的，温 度较高或压力较大时 ，时间可以缩短。 在保证强度的条件下 ，保温时间越短越好 。
温度高于某一值后，温度再提高时，扩散焊接头
质量提高不多，有时反而有所下降。
• 对于许多金属和合金，扩散焊合适的加热温度一
般为0.6~0.8 Tm （℃）（Tm为母材熔点）。
出现液相的扩散焊，加热温度要比中间层材料熔
点稍高一点，等温凝固和均匀化扩散温度可略微低些。
2.压力
• 施加压力的主要作用是使结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。 ① 压力过低：表层塑性变形不足，表面形成物理 接触的过程进行不彻底，界面上残留的孔洞过 大且过多。 ② 增加压力：能产生结合强度较好地接头；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。
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）。
பைடு நூலகம்
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
力、保压时间、以及真空度，这些因素之
间相互影响，相互制约，在选择焊接参数
时应该统筹考虑。此外，焊接连接时还应
考虑焊件表面处理和中间层材料的选用。
1.加热温度
• 加热温度是扩散焊最重要的工艺参数，加热温度
的微小变化会使扩散速度产生较大的变化。在一
定的温度范围内，温度越高，扩散系数越大，扩
散过程越快，所获得的接头结合强度越高。但当
到利用超塑性材料的高延展性来加速界面的紧密
接触过程，由此发展了超塑性成形扩散焊方法。
原理：从连接初期的变形阶段，因为超塑性材料具
有低流变应力的特征，所以塑性变形能迅速在连 接界面附近发生，甚至有助于破坏材料表面的氧 化膜，因而大大加速了紧密接触过程，实际上， 真正促进连接过程的是界面附近的局部超塑性。 超塑性材料所具有的超细晶粒，大大增加了界面 区的晶界密度和晶界扩散的作用，显著增加了孔 洞与界面消失的过程。
，接触面积逐渐扩大，最终达到整个面的可
靠接触，如图b所示。界面处未能达到紧密接
触的区域逐渐演变成界面孔洞。其中大部分
空洞能依靠扩散而逐渐消除，个别较大的孔 经过很长时间难以消除，形成连接缺陷。
B.接触表面的激活阶段
连接表面达到紧密接触后，由于变形引起的
晶格畸变、位错、空位等各种缺陷大量堆集，
界面区的能量显著增大，原子处于高度激活状
合的一种焊接方法。
• 与常用压力焊的相同点：在连接过程中需要施加一
定的压力。
• 不同点：工艺条件的不同。
扩散焊与熔焊、钎焊方法的比较
优点：
⒈扩散焊接头的显微组织和性能与母材接近或相同 ，不存在气孔、宏观裂纹等融化焊特有的缺陷， 也不存在具有过热组织的热影响区。焊接参数容 易控制，批量生产时接头质量稳定。 2.可以进行内部及多点、大面积构件的连接以及电 弧可达性不好或用熔焊方法不能实现的连接。可 焊接其他方法难以焊接的材料。
合物，而使接头性能变差。
2.液相扩散连接基本原理 • 液相扩散连接（也称瞬时液相扩散连接） 通常采用比母材熔点低的材料作中间夹层 ，在加热到连接温度时，中间层熔化，在 结合面上形成瞬间液膜，在保温过程中，
随着低熔点组员向母材的扩散，液膜厚度
随之减小直至消失，再经一定时间的保温
而使成分均匀化。
液相扩散连接大致可分为以下3个阶段：
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
适用范围： • 两母材都具有超塑性； • 可以是只有一边母材具有超塑性； • 或两母材均不具有超塑性时，只要插入具有超塑 性特性的材料作为中间层，就可以实现超塑性连 接。 • 应用领域： 难焊的有色合金之间
超塑成形/扩散连接的应用：
镁合金在超塑性条件下，完成成形与扩散连接。
四.扩散焊工艺 • 扩散焊的焊接参数主要包括加热温度、压
变形和高温蠕变，若干微小区域出现金属之间
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
氧化物。
5）冷加工硬化层的去除。机加工产生的冷加工硬化
层常用化学侵蚀的方法清理。对于某些不希望产
生再结晶的金属有必要将该层去掉。
焊接表面清理后须对表面进行保护。 方法：保护性气氛或真空环境 表面处理的要求还受连接温度和压力的影响。 随着连接温度和压力的提高，表面的要求就越低 一般为了降低连接温度或压力，才需要制备较洁 净的表面。 一般来说，在连接温度下较硬的金属表面粗糙度 更为重要。
• 目的：促进扩散焊过程的进行，降低扩散焊连接温度
、时间、压力，提高接头性能。
• 适用范围：原子结构差别很大的异种材料。
中间层的作用：
a. 改善材料表面的接触，降低对待焊表面制备的要
求，降低所需压力；
b. 改善扩散条件；
c. 改善冶金反应，避免或减少形成脆性金属间化合
物的倾向；
d. 避免或减少因被焊材料之间的物理化学性能差异
结论：
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。
3.保温时间
• 保温时间是指被焊工件在焊接温度下保持的时间
• 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
面积的1%左右。其余表面之间的距离均大于原子
引力起作用的范围。实际表面上还存在着氧化膜
、污物和表面吸附层，都会影响接触点上金属原
子之间形成金属键。两母材在连接表面的晶体位 向不同，不同材料的晶体结构也不同，这也会影 响到连接过程。
金属真实表面的情况：
• 扩散焊时，通过对连接界面加压和加热，使得
表面氧化膜破碎和表面微观凸出部位发生塑性
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。
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，
可以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。
扩散连接原理
一．扩散连接特点 二．扩散连接分类 三．扩散连接原理
四．扩散焊工艺
五．扩散焊设备 六．典型的扩散焊
一． 扩散焊的特点
• 扩散连接（或称扩散焊）是在一定的温度和压力下
使待焊表面相互接触，通过微观塑性变形或通过在
待焊表面上产生的微量液相而扩大待焊表面的物理
接触，然后经过较长时间的原子相互扩散来实现结
过大而引起的其它问题。
中间层材料应具有的特点：
① 容易发生塑性变形，含有加速扩散的元素，如硼 、铍、硅等。 ② 物理化学性能与母材的差异较被焊材料之间的差 异小，不与母材发生不良冶金反应，如产生脆性 相或不希望的共晶相。 ③ 不会在接头上引起电化学腐蚀问题。
6.阻焊剂
• 作用：扩散焊时，防止压头与焊件之间某些区域 被扩散焊粘结在一起。 • 阻焊剂一般为片状或粉状。 • 性能：1）有高于焊接温度的熔点或软化点。 2）具有较好的高温化学稳定性，在高温
4.焊件表面处理
• 焊接表面的清洁度和平整度是影响焊接接头的重 要因素，在扩散焊组装之前必须对焊件表面进行 处理。
• 表面处理一般包含：加工符合要求的表面光洁度
、平直度、去除表面的氧化物，消除表面的气、
水或有机物膜层。
常用的措施如下：
1）除油是扩散焊之前的通用工序，一般采用酒精、
三氯乙烯、丙酮等进行清洗。
• 在金属不熔化的情况下，要形成焊接接头就必须 使两待焊表面紧密接触，达到相互原子间的引力 作用范围[ (1~5)×10ˉ8 cm]以内，这样才可能形成 金属键，获得具有一定强度的接头。一般金属通 过精密加工后，其表面轮廓算数平均偏差为（ 0.8~1.6）×10 ˉ4 cm 。
•在施加正常扩散压力时，实际接触面仅占全部表
应加热的方法。
采用辐射加热法的真空扩散焊设备结构示意图：
实物图：
采用感应加热法的真空扩散焊结构示意图：
下不与焊件、夹具或压头发生化学反应。
3）不释放出有害气体污染附近的待焊表
面，不破坏保护气氛或真空度。
扩散焊接头的质量检验方法有以下几种。 ①采用着色、荧粉或磁粉探伤来检验表面缺陷。 ②采用真空、压缩空气以及煤油实验等来检查气密 性。 ③采用超声波、x光射线探伤等检查接头的内部缺陷 由于焊接接头结构、工件材料、技术要求不同， 每一种方法的检验灵敏度波动范围较大，要根据 具体情况选用。
瞬间液相扩散连接的示意图：
a)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。
由图a可知这里有二段待焊钢 管，中间夹着中间层材料， 钢管轴向加压力F，感应圈通 入感应电流加热，并加惰性 气体保护其焊缝。焊接温度 由红外测温仪检测，并控制 焊接过程。
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
扩散焊接头常见缺陷及产生的主要原因：
五.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
可以采用高频、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。
• 工业中常应用的扩散焊设备，主要采用辐射和感
。在该保温时间内必须保证扩散过程全部完成，
达到所需的结合强度。
① 时间太短：扩散焊接头达不到稳定的与母材相等
的强度。
② 时间过长：对扩散接头起不到进一步提高的作用
，反而会使母材的晶粒长大。
在一定的温度和压力下，初始阶段接头强度随时间 延长增加，但到达一定值后，不再随时间变化。
保温时间与温度、压 力是密切相关的，温 度较高或压力较大时 ，时间可以缩短。 在保证强度的条件下 ，保温时间越短越好 。
温度高于某一值后，温度再提高时，扩散焊接头
质量提高不多，有时反而有所下降。
• 对于许多金属和合金，扩散焊合适的加热温度一
般为0.6~0.8 Tm （℃）（Tm为母材熔点）。
出现液相的扩散焊，加热温度要比中间层材料熔
点稍高一点，等温凝固和均匀化扩散温度可略微低些。
2.压力
• 施加压力的主要作用是使结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。 ① 压力过低：表层塑性变形不足，表面形成物理 接触的过程进行不彻底，界面上残留的孔洞过 大且过多。 ② 增加压力：能产生结合强度较好地接头；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。