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真空扩散焊的流程机制

发布人:管理员 发布时间:2022-08-01


真空扩散焊是一种固态焊接工艺,在该工艺中,将压力施加到两个具有仔细清洁表面的工件上,并在低于金属熔点的高温下进行。材料的键合是其界面原子相互扩散的结果。
为了保持粘合表面免受氧化物和其他空气污染物的影响,该过程通常在真空中进行。
扩散焊接中工件不会发生明显变形。
扩散焊接通常被称为固态焊接。
扩散焊能够粘合其他焊接工艺难以焊接的异种金属:

  • 钢到钨;

  • 钢到铌;

  • 不锈钢到钛;

  • 金到铜合金等。

扩散焊接用于航空航天和火箭工业、电子、核应用、制造复合材料。
扩散焊的优点:

  • 可以焊接不同的材料(金属、陶瓷、石墨、玻璃);

  • 获得高质量的焊缝(无气孔、夹杂物、化学偏析、变形)。

  • 工件厚度无限制。

流程机制

在其最简单的形式中,扩散键合涉及将预加工的部件在高温下保持在负载下,通常在保护气氛或真空中。使用的载荷通常低于会导致母材宏观变形的载荷,并且使用的温度为 0.5-0.8Tm(其中 Tm = 以 K 计的熔点)。温度下的时间可以从 1 到 60+ 分钟不等,但这取决于被粘合的材料、所需的接头性能和剩余的粘合参数。尽管大多数键合操作是在真空或惰性气体气氛中进行的,但某些键合可以在空气中产生。

对粘合顺序的检查强调了原始表面光洁度的重要性。为了形成键合,两个干净平坦的表面必须进行原子接触,在键合过程中从键合面上去除微凹凸和表面层污染物。已经开发了各种模型来提供对形成键的机制的理解。首先,他们认为施加的载荷会导致表面凹凸不平的塑性变形,从而减少界面空隙。然后通过扩散控制机制(包括晶界扩散和幂律蠕变)继续发展键。

1.扩散键合的机理

  • 1 初始“点”接触,显示残留的氧化物污染层

  • 2 屈服和蠕变,导致空隙减少和污染物层变薄

  • 3 最终屈服和蠕变,一些空隙保留在非常薄的污染层中

  • 4 持续的空位扩散,消除氧化层,留下很少的小空隙

  • 5 粘合完成。

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