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先进固态焊接技术
2021.10
第1节概述
1.焊接及其分类
★从广义上讲，使被焊物体相互靠近到达原子间结合的程度，
以获得永久牢固的连接，或者说除可拆卸的螺钉连接、铆接
等机械连接外，使材料之间产生不可拆卸的冶金结合。
★分类：熔化焊、钎焊和压力焊接。
1．熔化焊：加热。电弧焊、激光焊等
接头区焊件材料要发生熔化、扩散和凝固过程。
2．压力焊：加压或同时加热。电阻焊、摩擦焊、扩散焊等
．钎焊：焊件不熔化。软钎焊、硬钎焊
钎料要发生熔化、扩散及凝固过程。
2.固态焊接及其特点
★涵义：指被连接材料完全不熔化的压力焊接，它是通过各种
物理方法克服两个连接外表的不平度，除去氧化膜及其它污
染物，使两个连接外表上的原子相互接近到达晶格距离，形
成金属键结合的固态下的连接。
★分类：按接合机理的不同，固态连接可大致分为两类。
★以塑性变形为主的变形焊接，如锻焊，它是在较高温度较大
外力作用下使结合区发生大的塑性流变，提高接触面的密合
性，同时破坏外表的氧化膜，使之露出新鲜外表，从而实现
原子间结合。
★以扩散为主的扩散焊接，它是在真空或保护气氛下通过高温
低应力、长时间控制扩散的形式，利用高温蠕变变形使结合
面密合，此后靠空位扩散或边界扩散实现固态连接。
★要点：接触连接塑变和扩散
★固态焊接技术在实施中均需在一定外力作用下，使结合区的
材料发生塑性变形以实现紧密接触并破坏外表氧化膜并扩散。
★举例：扩散焊，摩擦焊，超塑焊，爆炸焊，锻焊，超声波焊
★优点
〔1〕传统的熔焊方法难以实现高性能复合连接构件成形。如金属/陶瓷、
铜/钨合金、钢/钛、铜、硬质合金等连接。
〔2〕固态连接能最大程度地实现此类材料与母材组织性能一致的高质
量连接和精密连接。
第2节扩散焊
1.固态焊接及其特点
★涵义：相互接触的材料外表，在温度和压力作用下相互靠近，局部
发生塑性变形，原子间产生相互扩散，在界面形成扩散层，从而实
现可靠连接。分为直接扩散及加中间层的扩散焊接。
★特点：
〔1〕适用材料对象上广泛．
〔2〕可实现多点和内部及大面积焊接．
〔3〕接头质量高，精密焊接．
〔4〕设备大、复杂。
2.固态焊根本原理
(a)凹凸不平的初始接触(b)变形和形成局部界面阶段
(c)元素相互扩散和反响阶段(d)体积扩散及微孔消除阶段
〔1〕第一阶段为物理接触阶段
〔2〕第二阶段是接触界面原子间的相互扩散，形成牢固的结合层
〔3〕第三阶段是在接触局部形成的结合层，逐渐向体积方向开展，
形成可靠的连接接头
3.扩散焊工艺参数
〔1〕温度：温度高，扩散系数大，金属塑变能力好．
T＝0.7Tm
〔2〕扩散时间：愈短愈好．
〔3〕压力：愈小愈好．
〔4〕外表准备：光洁度，平直度，外表处理等
第3节摩擦焊
1.摩擦焊
★涵义：是一种固态热压焊，在外力作用下，利用焊件接触面之间的
相对摩擦运动和塑性流动所产生的热量，使接触面及其近区金属到
达塑性状态，而后加压
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