扩散连接

摘要： 碳化硼(B_(4)C)复合陶瓷以其高硬度、高熔点、良好的耐磨性以及吸收中子能力的特性,广泛应用于制造防弹装甲材料,原子反应堆控制以及耐磨耐高温结构材料等领域.文中采用中间层Ti箔对碳化硼复合陶瓷(B_(4)C-SiC-TiB_(2))进行扩散连接,研究了连接温度对连接界面组织及接头力学性能的影响.结果表明,在连接温度1300~1450°C下成功扩散连接了B_(4)C-SiC-TiB_(2)复合陶瓷,Ti与B_(4)C反应生成TiB_(2)和TiC.随着连接温度的升高,反应层变厚,而过厚的反应层会对接头的性能造成不利影响.在连接温度1300°C时,反应层的平均厚度约为5μm,此时获得较高的接头抗剪强度100 MPa;在连接温度1450°C时连接层基本为TiB_(2)和TiC陶瓷相,此时扩散连接接头可以获得较高硬度(25.4 GPa).

摘要： 采用Gleeble-3500热模拟试验机,在950~1100°C进行了低活化钢加纯铁中间层的扩散连接,通过对连接界面附近显微组织、元素分布和显微硬度的分析和测试,研究了温度对连接界面元素扩散行为的影响。结果表明:经不同温度扩散连接后,接头的显微组织由母材的板条马氏体、连接界面处的Fe-Cr固溶体和中心层未发生扩散的纯铁3部分组成。连接界面处发生互扩散形成扩散层,扩散层的厚度随温度升高而增加;Cr元素在纯铁中间层的扩散符合菲克第二定律,扩散系数与温度的关系为D=1.43×10^(-7) exp(-210900/RT)。

摘要： 轻量化材料与结构是现代航空航天工业的发展方向。铝锂合金密度小,比强度、比弹性模量高,是理想的航空航天材料。采用超塑成形/扩散连接工艺成形的空心夹层结构零件具有整体性好、设计自由度大、成形精度高、无残余应力等优点,而且能够大幅减重、降低成本,广泛应用于航空航天领域。针对航空航天领域对新一代复杂多层结构件整体化和轻量化的迫切需求,回顾了国内外铝锂合金的发展历程,介绍了国内外铝锂合金超塑成形、扩散连接以及超塑成形/扩散连接组合技术的发展现状及其在航空航天领域的应用,指出铝锂合金表面致密稳定氧化膜是阻碍其扩散连接接头质量提升的瓶颈问题,讨论去除铝锂合金表面的氧化层以及防止新的氧化层再生的相关工艺与机理,最后展望了铝锂合金超塑成形/扩散连接技术在航空航天领域的应用前景以及未来研究方向。

摘要： 针对新型高超音速飞行器的服役要求,迫切需要开发使用温度更高的轻质薄壁中空结构材料。分析了高超音速装备发展对耐高温轻量化结构的重大需求,综述了原位反应制备钛铝板材的研究现状,以及钛铝薄壁曲面结构国内外成形技术及应用进展。讨论了钛、铝箔材层状反应过程存在的扩散机制及控制难题、致密化过程孔洞形成及迁移机理。论述了塑性变形引入原位反应过程的原位反应扩散机制和规律,双向应力状态下的原位反应对抑制孔洞的产生和消除的作用,渐变材质高温变形规律和机制以及成形过程中构件的组织和性能演变规律。提出了"箔材原位反应与超塑成形一体化"新技术,将超塑性变形融入箔材反应过程,打破传统薄壁构件"先成材后成形"的局限,实现钛铝板材制备与其中空结构成形一体化。

摘要： 采用真空扩散连接方法研究Fe/Al异质金属接头界面组织演变规律、金属间化合物(intermetallic compound,IMC)生长动力学及力学性能。结果表明:焊接温度为550°C时,接头界面无IMC生成,当焊接温度超过575°C时,界面由Fe_(2)Al_(5)及少量FeAl_(3) IMC构成,且随焊接温度升高IMC层迅速长大。在120 min保温时间条件下,接头剪切强度随焊接温度的升高先增加后降低,当焊接温度为575°C时,接头剪切强度达到最大值37 MPa。在550~625°C范围内,基于热力学分析得出Fe_(2)Al_(5)的吉布斯自由能ΔG_(Fe-Al)最低,而FeAl_(3)的ΔG_(Fe-Al)次之,在接头界面处IMC生成顺序为Fe_(2)Al_(5)→FeAl_(3)。Fe/Al接头界面IMC的生长随焊接温度呈抛物线规律,其生长激活能为282.6 kJ·mol^(-1)。在575,600,625°C条件下,界面IMC的生长速率分别为1.13×10^(-14),3.59×10^(-14),1.21×10^(-13) m^(2)·s^(-1)。

摘要： 采用金相显微镜、扫描电子显微镜、电子显微探针及高温拉伸测试的方法,研究了热处理对一种镍基粉末高温合金扩散连接界面组织演变及性能的影响。结果表明,在镍基粉末高温合金扩散连接时,基体中的Cr、Mo、Co、W、Al和Ti元素向界面扩散,导致界面处出现明显的连接影响区。Ni元素由电镀层向基体扩散,与Al和Ti元素发生反应,生成粗大γ’相,并呈“簇状”条带分布。经亚固溶处理和过固溶处理后,Cr、Mo、Co、W、Al、Ti和Ni元素进一步扩散,改变了连接影响区和γ’相“簇状”条带的宽度。650°C拉伸测试结果表明,扩散连接界面断裂面同时包含界面和基体,断口中存在大量韧窝及少量解离面,表现出韧性-解理的复合断裂模式。经亚固溶+时效处理后,界面强度显著提高,但界面塑性减低;经过固溶+时效处理后,界面强度有所下降,且界面塑性进一步降低。

摘要： 以Ni/Nb/Ni作为复合中间层,采用固态真空扩散法分别于1150°C和1200°C下保温1 h连接YG20和42CrMo钢。利用扫描电镜、能谱仪、X射线微区衍射仪及力学试验机,对不同温度下的扩散层微观组织结构和抗拉强度进行了分析。试验结果表明:在YG20/Ni和Ni/42CrMo钢界面处形成了(γFe,Ni)和(Ni,Co)固溶体。碳原子从YG20与42CrMo钢两端向复合中间层扩散,并在扩散层形成碳化物。结合相图热力学计算的C-Ni-Nb等温截面和扩散层物相的实验表征,分析了复合中间层物相的形成机理,Ni/Nb界面处的物相依次为NbNi+NbC、NbC和NbNi。NbNi和NbC的热膨胀系数差异导致NbC易从NbNi基体中剥离,形成孔洞。随着连接温度由1150°C升高至1200°C,更多的NbC析出,导致孔洞量增加,使得基体的抗拉强度从40 MPa降低至24 MPa,且均以脆性模式在NbNi+NbC层失效。

摘要： 通过在碳/碳(简称C/C)复合材料表面依次铺设Si、CaO/Al_(2)O_(3)微晶玻璃(简称CA)和Si浆料,形成一种三明治结构的涂层,经热压扩散连接实现C/C复合材料自身连接。C/C复合材料和玻璃陶瓷之间的润湿性差,而Si与C具有良好的亲和性,因此希望通过Si和基体C在高温下原位生成SiC,同时Si和CA接触扩散并进行化学反应形成硅酸盐玻璃,使得采用微晶玻璃来连接C/C复合材料成为可能。对接头的微观组织结构和力学性能进行了研究,结果表明:随着保温时间延长,接头连接层上的裂纹和孔洞减少,连接层变得更为致密。在1480°C、0.5~1 MPa及保温90 min的工艺条件下,所得接头在室温下的剪切强度达30.45 MPa。熔融的中间层产物与C/C复合材料具有较好的浸润性,并渗透填充到C/C复合材料基体的空隙中形成了“钉扎结构”,从而提高了接头的剪切强度。

摘要： 通过热等静压(HIP)扩散连接Ti−6Al−4V(TC4)合金粉末和锻件固体成形粉−固零件。利用扫描电镜(SEM)观察粉−固零件的显微组织,并开展显微硬度和拉伸实验研究其力学性能。结果表明,粉−固零件中粉末压块接近全致密,粉/固界面紧密且完整。界面的显微硬度高于粉末压块和固体的。粉−固拉伸试样都在固体一侧断裂而不是在界面处,这表明获得良好的界面强度。粉末压块的抗拉强度和伸长率都高于固体的。由此得出,热等静压工艺可以成功成形高质量的Ti−6Al−4V粉−固零件,这能为钛合金提供一种新型近净成形技术。

摘要： 针对均温板高性能制造需求,采用真空扩散连接的方法焊接6063铝合金,研究了扩散焊温度、压力、时间等参数对接头显微组织与性能的影响。结果表明,最佳扩散连接工艺参数为焊接温度550°C、焊接压力3MPa、保温时间2h,此时剪切强度达到71.3MPa,界面焊合率相对较高,断口呈现韧性断裂特征。采用优化的工艺参数进行了铝合金均温板扩散连接试验,结构件焊缝致密,厚度方向变形量小于0.1mm,通过了5MPa耐压试验,实现了铝合金均温板的可靠焊接。

摘要： 钛合金空心风扇叶片是目前国际大涵道比涡扇发动机的典型结构,但其研制在我国尚属首次,尤其是作为加工工艺的超塑成形/扩散连接机理研究亟需开展.本项目针对超塑成形/扩散连接过程机理不明确,工件加工缺陷大、成品率低,焊缝强度没有判定准则,工程设计和仿真分析缺乏理论依据的问题,旨在建立超塑成形/扩散连接焊缝受力机理与断裂行为预测方法,为我国大客发动机钛合金空心风扇叶片研制提供科学依据,同时提高我国超塑成形/扩散连接工艺和理论水平.

摘要： 研究了γ-TiAl的扩散连接技术,揭示了连接温度和时间对界面形貌及性能的影响;最终实现了蜂窝结构与面板之间的可靠连接,获得了γ-TiAl基合金的蜂窝中空夹层结构.研究表明,随扩散温度的升高,保温时间的延长,未焊合孔洞逐渐消失,界面组织越过界面一体化生长并逐渐形成再结晶带状区域,同时界面接合性能逐渐改善.压力30MPa,1000°C保温1.5h,扩散接头焊合率达到95％,宏观变形仅1.5％,剪切强度355MPa,达到母材强度的85％.

摘要： 利用有限元模拟软件对某型号中TC4钛合金空气舵超塑成形过程进行了数值模拟,获得了优化的压力-时间(p-t)曲线,采用数值模拟工艺参数进行空气舵试验件的研制,并对工艺参数进行优化,制造出了合格的空气舵产品.研究表明:数值模拟能够指导超塑成形/扩散连接试验,相对准确地预测试验结果,验证了数值模拟的实用性和准确性.

摘要： 超塑成形/扩散连接(简称SPF/DB)工艺被广泛应用于航空及航天领域.钛合金三层板空心结构件由于其良好的结构形态、较轻的零件重量和简化的零件数量,一直以来是工艺应用的重点.随着计算机及数值计算方法的发展,以有限元方法为代表的数值模拟技术己广泛应用于超塑成形的过程分析中.利用有限元数值模拟技术可以在计算机上虚拟实现叶片超塑成形的全过程,对预测缺陷的产生、降低生产成本以及保证质量有十分重要的作用.本文采用MSC.MARC有限元软件对三层板结构空心风扇叶片模拟试验件的超塑成形过程进行了数值模拟.分析结果表明,不同的工艺设计参数对空心风扇叶片的超塑成形过程有很大的影响,同时得到最佳应变速率下的加载-时间曲线.上述研究结果对宽弦空心风扇叶片超塑成形试验的设计提供了理论参考依据.

摘要： 不锈钢与钛合金异种金属接头在工程中有着广泛的应用.不锈钢与钛合金间的物理性能、化学性能和力学性能相差较大,二者在焊接或连接过程中容易形成脆性的金属间化合物和较高的残余应力,且晶粒发生明显长大,降低了接头的力学性能.固态扩散连接被认为是解决这些问题的有效方法之一.采用恒温恒压、脉冲加载、相变热循环等不同的扩散连接工艺,结合纯镍、纯银等中间层的应用,最大限度地优化了连接工艺,提高了接头性能.此外,采用表面自纳米化技术,经过对连接母材进行表面机械研磨处理,在待焊表面形成一层纳米晶粒,利用纳米晶粒中存在的大量晶界、超额空位等非平衡缺陷作为原子快速扩散的通道,对不锈钢与钛合金进行了扩散连接试验,结果表明,表面自纳米化技术的应用加快了原子扩散动力学,获得了较好的结果.

摘要： 本文以高活性Fe-Cu粉为中间适配层，在还原炉中采用扩散连接的方法成功实现了W-Cu复合材料与Cu的连接，并对连接样品进行了金相显微形貌、显微硬度、拉伸强度和能谱(EDS)的研究分析.研究结果表明,采用添加适配层的方法可以有效改善连接界面,提高连接质量。金相、显微硬度和能谱分析都说明了W-Cu与Cu连接样品的连接界面处形成连续、紧密的结合。而拉伸实验的平均强度为168.55MPa左右,这接近于Cu基材的强度,进一步证实了添加适配层的方法实现W-Cu与Cu的扩散连接的成功.

摘要： 本试验采用MA-FAPAS 工艺,借助中间层TiAl的燃烧反应放热,原位合成了梯度金属陶瓷(TiC)pNi和金属间化合物TiAl，并同步完成了(TiC)pNi/TiAl/Ti的扩散连接,研究了在外加温度场,电场和应力场耦合作用下连接结构的形成机制.利用FE-SEM、TEM和XRD 等手段对各层及连接界面的微观结构和相组成以及电场作用下各连接界面元素扩散特征进行分析;采用显微硬度压痕法对连接界面的断裂韧性进行分析;采用剪切法和冷淬法和有限元法对界面结合强度和残余应力分布进行分析计算.研究结果表明,各燃烧层均发生充分反应,并形成了良好的冶金结合,连接界面处存在强烈的元素交互扩散;连接界面具有较强的抗剥离和抗剪切强度,(TiC)PNi/TiAl 界面为接头的薄弱环节.

摘要： TLP扩散连接时将一特殊成分和熔化温度的中间层合金放置于装配好的工件间,并施加一定的压力，然后在真空或惰性气体的保护下加热到连接温度。在连接温度下中间层首先熔化，润湿母材，在工件的配合面之间形成一薄层液体。工件在连接温度下保温时，中间层中降低熔点元素快速扩散到母材金属中，使母材的熔点降低，并发生瞬时熔化;同时母材中的高熔点元素向己为液相的中间层中扩散，使中间层合金的熔点升高，发生等温凝固而完成焊接过程。

摘要： 钛合金在航空航天领域的应用越来越广泛,2015年商业航空用钛量约为7.12万t,用量超过全球钛材产量13.62万t的一半以上,而用钛量最大的发动机零件中锻件含量大幅下降,铸件明显上升,随着军用飞机和商业航空的不断升级换代,对钛合金的性能及成形技术要求越来越高,钛合金精密热成型技术,能够提高飞行器的综合力学性能并降低成本,是推动钛合金在航空航天领域应用的重要措施.该技术领域密集研究的技术包括精密铸造、超速成形/扩散连接、精密旋压和激光直接快速成形.笔者对以上几种技术在国内外主要钛材生产使用国的研发状态及主要技术特点做了分析对比.

摘要： 本文主要针对5A90铝锂合金超塑性能和扩散连接性能进行研究,并在此基础上进行中空双层结构件的SPF/DB组合工艺的试验研究.在不同变形温度和应变速率的条件下,进行高温拉伸试验,超塑成形最佳变形温度是400oC,应变速率是0.001s-1,此时的延伸率为243.97％;遵循正交设计原则,对扩散连接性能进行研究,结果表明,当连接温度为540oC、保温时间为2.5h、表面粗糙度为800#时,扩散连接接头具有较好的焊合率,达到99％左右,接头剪切试验表明断裂部位基本集中在母材处,最大接头剪切强度可以达到143MPa,且接头区域的组织与母材基本相同;根据板材基本性能试验,利用SPF/DB组合工艺成形得到外观质量良好的5A90铝锂合金中空双层结构件.

摘要： 本发明涉及一种扩散钎焊方法，其中将电子元器件(13)放置在衬底(12)上。在此，接合表面设计成，使得在接合缝(21)的区域内形成空腔(20、27)。这可以例如通过在元器件(13)的安装面(18)中和/或在衬底(12)的接触面(14)中设置凹槽来确保，所述凹槽(27)为碗状或有利地为环绕柱状结构元件(22)的通道(20)，所述结构元件(22)的端面形成用于连接的安装面(18)和/或接触面(14)。空腔(20、27)的优点在于，当将元器件(13)放置在衬底(12)的接触面(14)上时焊料(19)会漏到空腔(20、27)中，以达到接合缝(21)的所需宽度。因此接合缝(21)可选成这样窄，使得该接合缝在钎焊时借助桥接接合缝(21)的扩散区(24)形成，该扩散区例如由金属间化合物构成。有利地即使在利用标准焊料的情况下也以这样的方式形成扩散焊连接。本发明进一步涉及一种以所述方法制造的电子组件(11)。

摘要： 本发明涉及一种扩散钎焊方法，其中将电子元器件(13)放置在衬底(12)上。在此，接合表面设计成，使得在接合缝(21)的区域内形成空腔(20、27)。这可以例如通过在元器件(13)的安装面(18)中和/或在衬底(12)的接触面(14)中设置凹槽来确保，所述凹槽(27)为碗状或有利地为环绕柱状结构元件(22)的通道(20)，所述结构元件(22)的端面形成用于连接的安装面(18)和/或接触面(14)。空腔(20、27)的优点在于，当将元器件(13)放置在衬底(12)的接触面(14)上时焊料(19)会漏到空腔(20、27)中，以达到接合缝(21)的所需宽度。因此接合缝(21)可选成这样窄，使得该接合缝在钎焊时借助桥接接合缝(21)的扩散区(24)形成，该扩散区例如由金属间化合物构成。有利地即使在利用标准焊料的情况下也以这样的方式形成扩散焊连接。本发明进一步涉及一种以所述方法制造的电子组件(11)。

摘要： 本发明涉及一种扩散连接模具及扩散连接方法，属于精密钣金加工技术领域，解决了目前多层板大面积扩散连接高温下垂变形、焊合率低以及效率低的问题。扩散连接模具包括上模和与上模匹配的下模，上模设有第一密封梗、气腔以及用于向气腔充入高压柔性气体的通气道；下模为平板结构，下模设有第二密封梗和真空气道。扩散连接方法如下：制作多层板大面积扩散连接坯料；对多层板大面积扩散连接坯料进行表面处理；制作多层板大面积扩散连接坯料隔离剂图样；多层板大面积扩散连接坯料组装、周边熔焊和真空管焊接得到多层板密封件；扩散连接多层板密封件。本发明可用于多层板大面积扩散连接。

摘要： 本发明涉及一种铝合金蜂窝板钎焊用扩散连接剂以及扩散钎焊方法，扩散连接剂中各组分质量百分比为：Ga‑In共晶液体合金80‑90%和Si粉10‑20%。将扩散连接剂涂覆在蜂窝芯条和上下面板的待焊面，装配后置于网带式连续钎焊炉内进行加热，得到铝合金蜂窝板。利用本发明的活性连接剂能实现铝合金蜂窝板之间高可靠、高致密、无钎料以及无钎剂的连接。

摘要： 本发明属于金属材料表面处理技术领域，特别是一种提高材料扩散连接强度降低扩散连接温度的表面处理工艺。采用喷丸等表面处理的工艺方法在钛合金表面预先制备一层一定晶粒尺寸和厚度的纳米晶层，温度由900～950°C降低至750～800°C时，可以实现材料具有与基体强度相当的扩散成形。采用该方法在钛合金表面进行预处理，能够显著提升材料的扩散连接性能，实现材料的低温扩散连接，保证扩散连接强度，降低扩散连接温度，减少扩散连接时间，缩短升温和降温时间，提高生产效率，节约能源消耗，降低制造成本。

摘要： 一种铜钢专用扩散连接工装及扩散连接方法，属于异种材料扩散焊技术领域。本发明解决了现有的针对铜‑钢复合换热器的铜‑钢扩散连接技术存在的结构件焊缝存在内应力，以及接头强度低的问题。胀芯为柱状体结构且其外圆面为锥面，若干胀瓣绕铜环的中心轴线布置在铜环内且每个胀瓣均与铜环内壁无间隙接触，每个胀瓣上远离铜环的一侧面均为斜面，胀芯配合插设在若干胀瓣围设成的环形结构内，环状结构的小端内径小于胀芯的小端外径设置，环状结构的大小内径小于胀芯的大端外径设置。通过扩散焊压机对胀芯进行向下施压，胀芯的外圆锥面通过胀瓣传递侧向力于铜环，铜环与钢环之间的压力使两侧材料产生原子了间扩散，有效减小焊缝内应力，保证接头强度。

摘要： 本发明涉及一种扩散连接模具及扩散连接方法，属于精密钣金加工技术领域，解决了目前多层板大面积扩散连接高温下垂变形、焊合率低以及效率低的问题。扩散连接模具包括上模和与上模匹配的下模，上模设有第一密封梗、气腔以及用于向气腔充入高压柔性气体的通气道；下模为平板结构，下模设有第二密封梗和真空气道。扩散连接方法如下：制作多层板大面积扩散连接坯料；对多层板大面积扩散连接坯料进行表面处理；制作多层板大面积扩散连接坯料隔离剂图样；多层板大面积扩散连接坯料组装、周边熔焊和真空管焊接得到多层板密封件；扩散连接多层板密封件。本发明可用于多层板大面积扩散连接。

摘要： 本发明公开真空双室扩散连接装置及利用其进行扩散连接的方法，其中真空双室扩散连接装置包括内室，所述内室分割为可启闭的高温室和常温室，所述高温室与所述常温室之间可启闭地连通，所述高温室和常温室分别与高温真空获得系统和常温真空获得系统连通，所述高温室内设置有上模组件和下模组件，所述常温室设置移动工件的机械手，所述机械手在所述高温室和常温室内移动，所述高温室内设置有加热装置。本发明的真空双室扩散连接装置结构合理，节省能源，连接效率高。

摘要： 本发明提供一种基于脉冲电流加热的钼铜合金热沉超声辅助扩散连接制造方法及扩散焊接装置，步骤如下：对钼铜合金以及铜的待焊面进行清洁并干燥；将铜片置于脉冲电流等离子扩散焊炉下电极块上表面上，钼铜合金片置于铜片上；利用脉冲电流等离子扩散焊炉的上下压头对材料施加预压力；抽真空至扩散焊炉内气压低于预定值，启动脉冲电流发生器，加热至扩散焊接温度；对板材施加预定轴向压力并焊接；关闭超声波发生器，对板材施加轴向脉冲压力；焊接结束后，关闭脉冲电流发生器，卸除轴向压力。在超声辅助焊接后采用脉冲加压焊接可以避免板材晶粒的异常长大，有效地破碎在接头间形成的金属间化合物，降低其对接头的有害作用，提高接头结合强度。

摘要： 本发明涉及一种铝合金蜂窝板钎焊用扩散连接剂以及扩散钎焊方法，扩散连接剂中各组分质量百分比为：Ga‑In共晶液体合金80‑90%和Si粉10‑20%。将扩散连接剂涂覆在蜂窝芯条和上下面板的待焊面，装配后置于网带式连续钎焊炉内进行加热，得到铝合金蜂窝板。利用本发明的活性连接剂能实现铝合金蜂窝板之间高可靠、高致密、无钎料以及无钎剂的连接。