异种金属焊接.doc

异种金属焊接技术 何康生、曹雄夫编著 机械工业出版社 1986年10月第一版 随着现代工业的发展，对结构和材料的要求越来越高，如造船和海洋工程要求解决大面积拼板、大型立体框架结构自动焊及各种低合金高强钢的焊接问题；石油化学工业要求解决各种耐低温及耐各种腐蚀性介质压力容器的焊接问题；航空航天工业中要求解决铝、钛等轻合金结构的焊接问题；重型机械工业中要求解决大截面构件的拼接问题；电子及精密仪表制造工业要求解决微精密焊件的焊接问题。工业产品的结构调整及技术进步对焊接技术提出了更高的要求，同时也促进了传统焊接工艺的变革与新型焊接技术的开发与应用。优质、高效、节能的现代焊接技术正逐步取代能耗大、效率低和工作环境差的传统焊条电弧焊焊接工艺，焊接技术结构性的转变必将对装备制造业技术水平与生产能力的提升发挥更加重要的作用。 现代化动力机械、化工和石油加工设备以及多种食品的许多零部件，都要在高温、巨大的载荷、强烈浸蚀性介质、电磁场或放射性环境中长期工作。因此，用来制造这些零部件的材料，必须是满足上述要求的特殊材料，如高合金钢、有色金属以及专用合金等。 显然，如果整个设备和仪器都采用贵重材料制造，不但会使生产工艺过程大为复杂化、显著提高设备和仪器的造价、更重要的是满足不了使用要求。此外，运载火箭、航天器、超音速飞机、现代化的潜艇等部门的发展更与材料性能紧密相关，这些部门要求使用的材料在低温和高温下有很高的比强度，以及在振动和高速运行时，具有足够的强度和寿命，以保证长期工作的可靠性。目前对所有材料的性能分析表明，单独使用任何一种材料都不能同时满足上述的全部要求。 通常，任何一种构件在使用过程中，其各部分所承受的载荷并不一致，一部分零件的工作条件较差，可能接近许用应力的极限值，而另一部分零件的工作条件可能只承受很小的应力。显然，在这种场合下，应用异种金属焊接结构就比较合理。 把异种金属零件连接成一个整体部件，焊接常常是最好的方法。有时也可以采用钎焊，但接头的强度和耐腐蚀等性能往往受到钎料性能的限制，不容易满足较高的使用要求。现有的机械连接法不但连接工艺复杂，而且在使用过程中多半不能满足可靠性要求。 一些常用金属的主要物理性能 金属 密度 熔点 比电阻 线膨胀系数 导热系数 热容量 晶格类型 晶格参数 20℃ ℃ 28℃ 0～100℃ 0～500℃ 0～500℃0℃ ㎏/m3 Ω.m.10-8 ℃.10-6 W/m.K J/㎏.K m.10-6 Al 2700 660 2.6 24.0 204 880 面心立方 4.040 V 6000 1735 26 8.3 30 体心立方 3.033 W 19300 3410 5.5 4.0 164 525 体心立方 3.158 Fe 7800 1539 9.7 11.9 78 460 体心立方 2.860 Co 8900 1495 6.2 12.5 69 453 稠密立方 2.502/4.061 Cu 8900 1083 1.6 16.5 390 380 面心立方 3.608 Mo 10200 2625 5.1 5.1 152 268 体心立方 3.140 Ni 8900 1455 6.8 13.5 58 444 面心立方 3.516 Nb 8500 2415 13.1 6.2 52 284 体心立方 3.294 Sn 7300 232 11.5 21.0 64 230 正方晶格 5.819/3.175 Pb 11300 327 20.6 29.5 35 130 面心立方 4.493 Ag 10500 960 1.6 18.9 420 210 面心立方 4.077 Ta 16600 2996 12.4 6.6 56 146 体心立方 3.295 Ti 4500 1820 80 4.5 13 578 稠密立方 2.953/4.729 Zn 7100 419 5.9 30.0 112 370 稠密立方 2.659/4.935 Zr 6500 1750 41 5.4～5.8 在α-Fe中Al0～33% 在γ-Fe中0～% 在α-Fe中0～% —— 钢＋Ti 电子束焊、氩弧焊 扩散焊、爆炸焊 在α-中Fe0% 在β-中Fe0～25%在α-Fe中% FeMo Fe3Mo2 Fe7Mo8 钢＋Nb 在α-Fe中% 在γ-Fe中% FeNb Fe2Nb Fe2Nb5 钢＋V 连续系列 VnCm 型碳化物 钢＋Ta 电子束焊 有限溶解 Fe2Ta Al＋Cu 氩弧焊 埋弧自动焊 冷焊、电阻焊、爆炸焊、扩散焊 Al在Cu中溶解到9.8%以下 CuAl2 Al＋Ti 扩散焊、摩擦焊 Al在α-Ti中溶解到6%以下 TiAl，TiAl3 Ti＋T