[材料科学]第一章钎焊接头的形成过程.ppt

材料连接过程中的界面行为 绪论 材料连接的方法及其基本特征 焊接技术的历史与发展 研究材料连接过程中界面行为的必要性 材料连接的方法及其基本特征 连接技术已经出现了多种方法： 捆绑、镶嵌、焊接、铆接、粘接 连接过程中涉及到的能量类型： 光、电、声、化学、机械 结合性质： 机械结合、化学结合和材质结合 焊接方法处于绝对主导地位 过程最复杂 发展最迅速 应用最广泛 材料连接的方法及其基本特征 焊接技术： 将两种或两种以上的（同种或异种）材料通过原子或分子之间的结合和扩散造成永久性连接的工艺过程。 焊接与机械连接（如铆接）和粘接的差异： 被连接的材料不仅在宏观上建立了永久性的联系，而且在微观上建立了组织之间的内在联系。 焊接技术的主体内容： 应涵盖熔化焊接、钎接和固相焊接几部分。 材料连接的方法及其基本特征 材料连接的方法及其基本特征 三类焊接技术特征的对比 焊接技术的历史与发展 连接技术是伴随着材料的应用而产生的。在人类还只能使用天然材料时，就产生了捆绑、镶嵌、缝纫等连接技术。 当人类可以制造材料后，现代意义上的连接技术就开始萌生了。 除机械方法以外，钎焊或许是最古老的连接金属的技术。 焊接技术的历史与发展 考古发现： 5500年前用锡钎焊银摆设（古埃及） 5000年前用锡钎焊铜钵的银把手（古埃及） 5000年前用银钎料钎焊的管子（古埃及） 4000年前用金钎料钎焊的护符盒（古埃及） 公元前5世纪用锡铅钎料镶嵌皇冠上的珠宝首饰等（中国） 公元79年被火山爆发埋没的庞贝城中有用锡铅钎料钎焊的家用铅制水管（古罗马） 焊接技术的历史与发展 焊接技术的历史与发展 文献记载： 汉 班固 撰《汉书》：胡桐泪盲似眼泪也，可以汗金银也，今工匠皆用之。（汗即焊） 宋 宋应星 撰《天工开物》：中华小钎用白铜末，大钎则竭力挥锤而强合之，历岁弥久，终不可坚。（小钎即钎焊，大钎为锻焊） 明 方以智 撰《物理小识》：焊药以硼砂合铜为之，若以胡桐汁合银，坚如石。今玉石刀柄之类焊药，加银一分其中，则永不脱。试以圆盆口点焊药于其一隅，其药自走，周而环之，亦一奇也。 焊接技术的历史与发展 固相连接技术的出现同样具有悠久的历史。但作为现代焊接技术的重要组成部分这一意义上的固相焊接，则还是近一个世纪以来的产物。 固相连接中最典型的方法当属扩散焊，扩散焊方法出现于上个世纪中叶，这种方法在早期并未受到重视。 近年来随着材料科学的发展，陶瓷、金属间化合物、非晶态材料及单晶合金等新材料不断涌现，这些新材料用传统的熔焊方法很难实现可靠连接。 作为固相连接方法之—的扩散连接技术，成为连接领域新的研究热点，并广泛应用于航空、航天、仪表及电子等工业领域，并逐步扩展到机械、化工及汽车制造等行业。 焊接技术的历史与发展 电弧的发现为材料连接技术带来了革命性的发展和进步,电弧作为一种可以使钢铁等高熔点材料熔化的能量高度集中的热源，使得金属材料的熔化焊接成为可能。 在十九世纪末叶，熔化电极的和非熔化电极的、直接作用电弧的和间接作用电弧的、手工的、半自动的和自动的、无保护的电弧和保护气氛中的电弧焊都已被提出和获得实施。 同一时期，气焊以及接触电焊（电阻焊）的基本形式--点焊和滚焊也获得了研究和发展。 随着冶金、化工、电工、电子等技术的不断发展和进步，以电弧焊为代表的熔化焊接技术成为材料连接领域中处于主导地位的连接方法。 研究材料连接过程中界面行为的必要性 分析连接接头的形成机制 作为焊接概念下的接头形成过程，都是使材料被连接部位原有的固体表面消失或为新的固—固相界面取代的过程。分析界面在连接过程中的行为，则是探求连接接头形成的物理本质的有效途径。 阐明连接接头的形成原理 在材料连接过程中，会涉及到固—固、固—液、固—气、液—液和液—气相界面，这些相界面的产生、发展、转化和消失遵循着自然界的基本物理规律，因而也反映着接头形成过程的物理本质。 保证提高连接质量 第一章 钎焊接头的形成过程 §1.1 钎料的润湿与铺展过程 §1.2 钎料的毛细填缝过程 §1.3 影响钎料润湿性的因素 §1.4 钎料润湿性的评定 钎料的润湿与铺展过程 固体金属的表面结构 润湿的分类 Young 氏方程 润湿功、润湿角及表面张力间的关系 钎剂覆盖条件下熔融钎料与母材的界面张力的变化 固体金属的表面结构 固体纯金属的表面结构： 最外层表面为0.2--0.3nm的 气体吸附层。随着金属性质的不 同，吸附气体的种类和厚度有一 定差别，一般主要吸附的是水蒸 气、氧、二氧化碳和硫化氢等气 体。 固体金属的表面结构 固体纯金属的表面结构： 次表层为3--4nm厚的氧化 膜层，常由氧化物的水合