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原子扩散焊的加工原理

发布人:管理员 发布时间:2022-08-19


扩散焊接是一种连接金属或非金属材料的方法。这种焊接技术基于元素在连接界面处的原子扩散。  

扩散过程实际上是以原子运动或扩散的形式通过结晶固体的晶格传输质量。原子的扩散通过许多机制进行,例如相邻原子之间的位置交换、间隙原子的运动或晶格结构中空位的运动。最新的是由于原子运动所需的低活化能而优选的机制。空缺是指格子结构中的空置位置。  

原子的扩散是一个热力学过程,其中材料的温度和扩散性是相当重要的参数。一般来说,以扩散系数 D 表示的扩散速率定义为 D = Do exp(-Q/RT) ,其中 Do 是取决于晶格类型和扩散原子的振荡频率的频率因子。Q 是活化能,R 是气体常数,T 是开尔文温度。 

与体扩散相比,由于原子的键较松散,扩散原子 6,7 的振荡频率较高,因此在表面、界面和晶界处原子扩散的活化能相对较低。假设存在完美的界面接触,这增强了原子扩散,从而简化了两个金属片的扩散键合。
钛与钢扩散连接.jpg

界面接触可以通过许多工艺处理待粘合的表面来优化,例如机械加工和抛光、蚀刻、清洁、涂层以及在高温和负载下的材料蠕变。蠕变机制允许材料流动在接头界面处产生完全紧密的接触,这是扩散结合所需的。因此,表面处理和键合温度和载荷的选择基本上是扩散键合工艺的重要因素。其他因素,如热导率、热膨胀和键合环境也会影响键合过程,特别是在高键合温度下。  

扩散焊接是一种用于连接材料的先进材料工艺。各种金属的薄片可以扩散结合,以生产用于液体火箭燃烧室和导弹传感器窗口的具有极小和复杂流动通道的冷却装置。

扩散焊接还用于制造用于天线系统中毫米波频率的波纹喇叭阵列。这种制造技术已被证明是一种简单而准确的工艺,可以生产低成本和高性能的工程设备,这是 21 世纪制造技术的基本要求。



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