由于焊接温度较低,热变形小,可焊接结构复杂厚簿相差较大,精度要求高的零件。焊接范围十分的广。 2.真空扩散焊的缺点 1.对零件待焊表面的净化处理和装
由于焊接温度较低,热变形小,可焊接结构复杂厚簿相差较大,精度要求高的零件。焊接范围十分的广。
2.真空扩散焊的缺点
1.对零件待焊表面的净化处理和装配方法的要求较高。
2.焊接热循环时间长,生产率低。在某些情况下还会产生一些副作用,如母体晶粒可能过度长大,严重影响了焊接接头处的质量。
3.设备一次性投资较大,而且焊接工作的尺寸收到设备尺寸的限制,成本过大。
1.1.4扩散焊的应用
1.异种金属的扩散焊接
扩散焊能够轻易实现同种或异种材料的结合,特别是对性能差异较大的异种材料,更加具有更突的优势。铝和铜都是常用材料,铝铜连接结构材料在航空航天、电子行业中应用也非常广范。但铜和铝都易被空气氧化,并且铝和铜之间易产生脆性金属间化合物CuAl2,此外铜与铝的线膨胀系数不同,易在焊接处产生很大的热应力。航空航天仪表中的重要部件铝铜双金属片的制造就采用了扩散焊方法。采用LF2铝合金与纯铜通过真空扩散焊方法加工制造,铝合金规格为30mm×300mm×lmm,纯铜规格为30mm×30mm×0.5mm,材料厚度薄,且要求有一定的强度和良好的导电性能。铝与铜的真空扩散焊工艺为:真空度7×10-3Pa,焊接温度530℃- 540℃,焊接时间9min,压力 10MPa,结果取得了良好的综合力学性能。在异种金属扩散连接的接头中,当界面上有脆性的金属间化合物产生时,接头往往表现出较差的综合力学性能。当前,从研究现状来看,通常主要是采用过渡材料作为隔离层,但这会给实际生产带来一定的困难。
2.陶瓷/金属的扩散焊接
在现代的制造业中,金属/陶瓷连接构成的复合件可以获得金属、陶瓷性能互补的优势,满足工程结构的需要。由于陶瓷与金属存在本质上的不同,导致两者间的焊接存在着很大困难:1.由于晶体结晶结构不同,会导致熔点不相同;2.陶瓷晶体强大化合键能使够元素的扩散困难3.热膨胀系数相差很大,导致接头产生了很大热应力,会在陶瓷侧产生热裂纹;4.结合面产生脆性相、玻璃相会使陶瓷性能减弱。扩散焊适用于各种陶瓷与各种金属的连接。其特点是接头质量稳定,连接强度高,接头高温性能和耐蚀性能好。国内外很多专家等对陶瓷与铁素体不锈钢进行直接的扩散焊。试验结果表明:由于材料之间存在着相互反应和扩散,陶瓷与铁素体不锈钢之间形成了韧性很好的焊接界面,缓和了陶瓷与铁素体不锈钢之间的热力性能不匹配问题。在陶瓷与金属的扩散焊中,为缓减接头的残余应力和控制界面反应产物,常采用金属中间层:1.为缓解接头的残余应力,可采用单一的软金属作为中间层,也可用多层金属。软金属中间层有Ni,Cu等,这些金属塑性好,屈服强度低,能通过塑性变形和蠕变变形来减少焊接接头的残余应力。多层金属中间层的效果明显好于单一金属中间层的效果,通常在陶瓷一侧施加低热胀系数、高弹性模量的金属,如Mo等;在金属一侧施加塑性好的软金属,如Ni,Cu等。但是多层金属的层数不能太多多,不然会因层间的结合性能降低焊接接头的稳定性.为把握界面的反应,可以选择活性金属作为中间层,也可使用用粘附性金属作为中间层。活性金属中间层有V、Ti、Nb等,它们能和陶瓷相互反应,形成反应产物,并用生成的反应产物紧密连接陶瓷与被连接金属。粘附性金属中间层有Fe、Ni等,它们虽然和一些些陶瓷不发生反应,但可以和陶瓷相互扩散形成扩散层。研究表明,将粘附性金属与活性金属结合使用,效果最佳。国内一些专家研究了加Nb膜中间层对Cu/Al2O3界面接合强度的影响,试验发现加入Nb膜中间层能增加Cu/Al2O3扩散焊接头的强度。还有,提前对陶瓷表面进行金属化处理,提高陶瓷的焊接性,再扩散焊接陶瓷与金属,接头强度也明显提高。