3扩散连接..ppt

扩扩散散连连接接 diffusion bonding diffusion bonding 扩散连接特别适合异种金属材料、陶瓷、扩散连接特别适合异种金属材料、陶瓷、金属间化合物、非晶态及单晶合金等新材料金属间化合物、非晶态及单晶合金等新材料的接合的接合广泛应用于航空、航天、仪表及电子等广泛应用于航空、航天、仪表及电子等国防部门,并逐步扩展到机械、化工及汽车国防部门,并逐步扩展到机械、化工及汽车制造等领域制造等领域 2017-1-8 2 定义定义相互接触的材料表面,在高温和压力的作用相互接触的材料表面,在高温和压力的作用下,被连接表面相互靠近,局部发生塑性变形, 下,被连接表面相互靠近,局部发生塑性变形, 原子间产生相互扩散,在界面形成了新的扩散原子间产生相互扩散,在界面形成了新的扩散层,从而形成可靠连接的接头。层,从而形成可靠连接的接头。特点特点无铸造组织,无熔焊缺陷;实现难焊材料的无铸造组织,无熔焊缺陷;实现难焊材料的连接;精度高,变形小;可进行大面积板及圆连接;精度高,变形小;可进行大面积板及圆柱的连接;采用中间层可减少残余应力。柱的连接;采用中间层可减少残余应力。无法进行连续式批量生产;时间长,成本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;投资大,工件尺寸受高;接合表面要求严格;投资大,工件尺寸受到限制。到限制。扩散连接可以分为直接扩散连接和添加中间层的扩扩散连接可以分为直接扩散连接和添加中间层的扩散连接; 散连接; 从是否产生液相角度又可分为固相扩散连接和液相从是否产生液相角度又可分为固相扩散连接和液相扩散连接; 扩散连接; 从连接环境上,还可分为真空扩散连接和保护气氛从连接环境上,还可分为真空扩散连接和保护气氛环境下的扩散连接。环境下的扩散连接。 固相扩散连接基本原理固相扩散连接基本原理接头形成过程接头形成过程材料连接时的物理接触过程材料连接时的物理接触过程扩散连接时的化学反应扩散连接时的化学反应第一节第一节扩散连接机理扩散连接机理 2017-1-8 5 接头形成过程(1) 物理接触阶段高温下微观不平的表面,在外加力的作用下,局部接触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,最终使整个接合面达到可靠接触。(2) 接触表面激活阶段不同材料的原子在高温下相互扩散,晶界发生迁移及微小孔洞消失,在界面形成不连续的结合层。(3) 接头形成阶段是在接触部分形成的结合层逐渐向体积方向发展,形成可靠边的连接接头。 2017-1-8 7 物理接触过程物理接触过程 物理接触及氧化膜去处物理接触及氧化膜去处( (1 1)扩散连接过程中氧化膜消除途径)扩散连接过程中氧化膜消除途径 1 1)解吸)解吸 2 2)升华)升华 3 3)溶解)溶解金属表面氧化膜的溶解或发生还原反应金属表面氧化膜的溶解或发生还原反应 4 4)表面变形去膜)表面变形去膜金属与氧化膜性能相差较大金属与氧化膜性能相差较大 5 5)化学反应)化学反应真空中残留的气体与被连接材料表面发生反应真空中残留的气体与被连接材料表面发生反应 2017-1-8 8 ( (2 2)常用金属材料去处氧化膜机制)常用金属材料去处氧化膜机制 1 1)钛镍型)钛镍型主要是靠氧化膜在母材中的溶解主要是靠氧化膜在母材中的溶解 2 2)钢铁型)钢铁型形成夹杂物形成夹杂物 3 3)铝合金型)铝合金型塑性变形使氧塑性变形使氧化膜破碎,或化膜破碎,或用还原性强的用还原性强的元素将氧化膜元素将氧化膜还原。还原。 2017-1-8 9 物理接触的形成物理接触的形成物理接触是形成连接接头的必要条件。依靠物理接触是形成连接接头的必要条件。依靠一种或两种被连接材料在接触处的塑性变形来实现一种或两种被连接材料在接触处的塑性变形来实现的。的。接触面积的增加可以分为变形、流动和实际接触面积的增加可以分为变形、流动和实际接触面积继续增加几个阶段。接触面积继续增加几个阶段。加压初期,接触面加压初期,接触面积不到总面积的积不到总面积的 1-2% 1-2% 。。经过几秒钟的加压后, 经过几秒钟的加压后, 变形量相应降低变形量相应降低 2-3 2-3 个数个数量级,并转入不稳定的流量级,并转入不稳定的流动阶段。实际接触面积可动阶段。实际接触面积可以达到名义接触面积的以达到名义接触面积的 40-75% 40-75% 。。形成实际接触的形成实际接触的时间与温度和压力有时间与温度和压力有关,约为关,约为 1 1到几十分钟, 到几十分钟, 实际接触面积可达到实际接触面积可达到总面积的总面积的 90%-95% 90%-95% 。。剩余的孔隙将在扩散剩余的孔隙将在扩散过程中被填满。过程中