扩散连接界面理论的现状与发展.pdf

葺卿年船月第j期 航天制连技术 扩散连接界面理论的现状与发展术 吉林大学郭伟赵熹华宋敏霞 摘要在总结前人提出的扩散连接理论的基础上，分析了在扩散连接中界面的连接机理，包括基 于界面几何模型的界面空洞消失模型，金属间化合物(脆性相)的产生，扩散再结晶DIR理论，评介 了扩散连接理论的研究现状和发展趋势，指出了扩散连接理论的进一步研究将有力的指导扩散工艺的 研究和发展。 关键词扩散连接几何模型界面空洞金属问化合物扩散再结晶 1 引言 2扩散连接模型的研究 扩散连接机理极为复杂，一些学者从不同角 关于扩散连接的模型和机理有以下几个方 度阐述了焊接接头的形成过程，因此出现了再结 面：基于界面几何模型的界面空洞消失机理；界 晶理论、位错理论、卡扎何夫扩散理论11】12l、西面扩散和体积扩散机理；塑性变形和粘塑性变形 苗诺夫能量学说、薄膜学说等，近来在总结以上 机理等。 各种理论和学说的基础上提出了比较公认的焊接 最早的扩散连接机理是20世纪50年代由 过程三阶段的理论，其原理如下： Parks啪提出，把扩散机理看成是一种扩散接触区 (1)物理接触的形成阶段 域在压力作用下的再结晶过程，这是一个简单而 这个阶段主要是通过一定的工艺手段去除氧 不很科学的假设。 化膜 在一定的扩散压力下形成物理接触(实际 Hill和wallach最近提出一种新模型…，在这 接触 。即指作用物质之间产生电子相互交换的 种模型中，把扩散过程看成是类似于烧结的过 eta1c5】．所提出的观点相 过程 使被焊表面原子之间形成比较稳定的外层 程，这有点和Tal(allashi 电子 像，同时认为晶粒尺寸对扩散过程有影响，并在 (2)接触表面的激活阶段 铜和铁的扩散连接中得到了验证。 在形成实际的接触面后，在扩散压力和扩散 2．1基于界面几何模型的界面空洞消失模型 温度的作用下，激活焊接表面的原子，使界面之 实现材料扩散连接的首要条件是连接界面必 间形成金属键等化学键结合。 须相互靠近达到原子间作用的距离，众所周知， (3)扩散阶段 即使经过精密加工的被焊件的表面在微观上也是 扩散阶段是在扩散温度和压力下，扩散物质 凸凹不平的。在扩散连接的开始阶段，被焊接触 相互扩散的阶段，在这个阶段会使缺陷(空洞、 面只能形成局部接触，而上下两面凸凹不平的表 氧化物夹层等)消失，在接触处形成共同的晶 面将形成空洞，它妨碍形成可靠的接头连接。 粒，并导致内应力松弛，其结果是使接头的使用 界面空洞消失过程是在塑性变形机理、粘塑 性能达到与基体金属一致的效果。 性变形机理、界面扩散机理和体积扩散机理的共 同作用下实现的。从大类上可以分为以塑性流动 收稿日期：2004．08—16 ·国家白然科学基金瓷助项钍(N 36 万方数据 航夫制造技术 嬲年，口月弟5期 为主体的“变形机理”和以原子扩散为主体的 模型几何方程如下： “扩散机理”，其区别是前者伴随着位错的滑