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焊接新技术/Enterprise-College Cooperation
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扩散焊

发布时间:2018-01-21   浏览量:2787


扩散焊是指在一定的温度和压力下,被连接表面相互接触,通过使局部发生微观塑性变形或被连接表面产生微观液相,从而扩大被连接表面接触,结合层原子间经过一定时间的相互扩散,实现整体可靠连接的过程。其作为当今高新科技中一项精密连接技术,具有独特的优点:加热温度一般远低于母材熔奌,因而对母材的物理化学性质通常没有明显的不利影响;对焊件整体均匀加热,引起的应力变形小,容易保证焊件的尺寸精度;容易实现大面积搭接结构以及异种材料的连接;通过添加中间层,可以实现快速连接,并可控制接头脆性相的形成。目前研究集中于扩散焊接机理、焊接工艺(如:焊接温度、保温时间、焊接压力等)、新型扩散焊技术等。

与传统扩散焊技术相比,超塑成形 / 扩散连接(Superplasticforming/

diffusionbonding,SPF/DB)组合工艺有制造成本低、效率高以及近无余量等优点,在很大的程度上拓宽了结构件的设计空间, 可以制造结构重量轻、完整性好的整体结构件。目前 SPF/DB工艺主要集中在钛合金、铝合金及铝锂合金等材料的三层板和四层板结构制造方面。 张学学[34]借助数值模拟的方法对 TC4 三层板和四层板 SPF/DB 结构成形进行了分析。 结果表明:面板和芯板厚度比例 λ 和芯板加强筋与面板夹角 α对三层板和四层板结构面板的沟槽现象有着重要影响,当 λ=3、α=30°时,面板沟槽现象几乎完全消除,芯板和面板厚度分布均匀且扩散连接接头质量高。除了研究改变工艺参数和结构外,还可以通过在焊接前后适当添加一些辅助工艺能更好地实现焊接,如加氢处理、激光预焊芯板夹层等。Wang [34]研究 TC21 合金在温度 1073~1193K、气压 1.5MPa 时氢含量对其焊接速率、微观界面及母材特性的影响。结果表明, 当氢含量为 0.3wt%时焊接速率最大,且焊接速率随温度增加而增加。 焊接空洞随氢含量增加而减少,并且焊接后得到细晶组织。 王大刚[35]对传统多层空心整体结构存在的中心夹层焊接可靠性差的关键工艺问题, 提出了激光预焊芯板夹层的超塑成形 / 扩散连接新工艺。 结果表明:在920℃、真空度为 5×10-3Pa、大气压压力为 1.2MPa条件下超塑成形 / 扩散连接的舵体零件,其焊合率达 95%以上,壁厚分布均匀性大于 90%,晶粒尺寸长大控制在 35%以内。 徐萌萌等[36]选取 TC4 钛合金四层板加强结构中双层板为研究, 采用激光穿透焊接工艺代替传统SPF/DB 工艺中涂止焊剂连接。 在920℃、大气压为1.2MPa 下超塑成形出合格的零件,零件焊缝处接触良好,壁厚分布均匀,无堵气、漏气、撕裂等现象,验证了激光穿透焊接双层板技术代替传统 SPF/DB 中涂止焊剂工艺的可行性。目前还有改进的工艺方法提高焊接质量。重庆大学盛光敏教授课题组针对巴顿焊接研究所提出的脉冲加压扩散连接进行了工艺改进,秦斌博士在原有工艺基础上,提出了全新概念的脉冲加压扩散连接(IPDB)新工艺。加载冲击压力的目的是加快原子的扩散,使原子在固态状态具有和液相原子相当的扩散能力。刘蒙恩针对镁合金与铝合金直接接触连接形成大量金属间化合物导致接头强度较低的问题,研究了以非晶态 AgCu 合金做中间层的镁合金与铝合金脉冲加压瞬间液相扩散连接。结果表明,脉冲加压能进一步缩短连接时间的同时,明显提高接头的力学性能。保温 12min 的接头最高强度达到了141MPa

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