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扩散焊
摩擦焊
冷金属过渡焊接（CMT)
许志武 博士/副专家
哈尔滨工业大学
先进焊接与连接国家重点试验室
2025/5/8
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焊接技术分类
固相连接：
扩散焊
摩擦焊
超声波焊
爆炸焊
段焊
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扩散焊
焊接原理：
在真空或惰性环境下，将两个待焊试件紧密接触，加热至低于固相线的温度（T=-),在一定的压力作用下，首先界面局部接触塑性变形，促使氧化膜破碎分解；当达到净面接触时，为原子间扩散发明了条件，同步界面上的氧化物被溶解吸取；继而再结晶组织生长，晶界移动，有时出现联生晶及金属间化合物，通过一段时间后构成牢固一体的焊接接头。
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扩散焊
焊接特性：
(1)扩散焊接头的显微组织和性能与母材靠近或相似，不存在熔化缺陷
(2)焊接温度低，母材损伤小
(3)可进行内部及多点、大面积焊接
(4)微变形、小应力、高精密
(5)适合于塑性差或熔点及耐热材料的同种和异种、多层材料间连接（扩散焊的研究和实际应用中，70%波及异种材料的连接）
(6)表面制备规定高
(7)焊接和辅助时间长
(8)设备一次性投资大，工件尺寸受到设备限制
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焊接设备：
扩散焊
技术指标下： (1) 极限真空度： 2×10-4Pa（冷态）2×10-3Pa（热态） (2) 压升率 ≤ (3) 高频加热功率 25KW (4) 加压范围 300N-40000N， 控制精度±3% (5) 最高加热温度 1300℃，控制精度±1℃ (6) 位移测量范围 -2-+3mm，测量精度 1‰ (7) 真空室尺寸 φ350×350mm
真空系统、加压系统、加热系统、控制及测量系统
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焊接过程：
（1）工件表面处理
平整，Ra一般＜；无油污
（2）工件装配
中间层选择（塑性好；含加速扩散元素，如B、P、Si等；有活化作用；不与母材发生有害反应等，厚度一般为几十微米）、放置
阻焊剂（熔点或软化点高于焊接温度；化学稳定性好）
（3）装炉
（4）焊接
（5）炉冷
扩散焊
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1）连接温度
2）连接时间
SiC/Ti 反应层厚度与温度及时间的关系
SiC-Nb 界面反应层厚度与时间的关系
焊接工艺参数：
3）连接压力
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4）表面加工状态
Si3N4-Al 表面粗糙度对接头弯曲强度的影响
5）连接气氛
6）中间层的选择
环境条件对Si3N4/Al/Si3N4 接头抗弯强度的影响
减少连接温度
减小连接压力
减少界面应力集中
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经典焊接构件
铝－钛
钛－不锈钢
铝－铜
铝－不锈钢
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衍生技术：
扩散焊
（1）过渡液相扩散连接
（2）热轧扩散连接
（3）超塑性扩散连接
原理：Transient Liquid Phase Bonding
1）焊接温度达到中间层的熔点而使其熔化成液相，或加热条件下，通过中间层金属与基体金属互相扩散，达到低熔点共晶成分而形成液相共晶；
2）形成的共晶薄膜在较小压力下润湿母材，然后保持恒定温度使中间层与母材之间的扩散继续进行，达到最大液相量；
3）元素继续扩散，达到固、液相线之间的成分时开始等温凝固；
4）完全凝固后通过均匀化，形成与母材组织成分一致的焊接接头。
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