擴(kuò)散焊的原理及應(yīng)用--材料工程(編輯修改稿)
2025-02-02 13:54 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 同時(shí)對(duì)設(shè)備的要求過高，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮應(yīng)該選擇較小的壓力。 對(duì)于瞬時(shí)液相擴(kuò)散焊，壓力參數(shù)僅僅是讓焊接面能良好的接觸為目的，若是添加中間層材料能有效的提高擴(kuò)散速度，可以不施加壓力或施加較小的壓力。 以 Ni71Cr Si 高溫釬料作為中間層金屬對(duì) GH3128 鎳基高溫合金進(jìn)行焊接試驗(yàn)，通過對(duì)強(qiáng)度測試結(jié)果的正交分析發(fā)現(xiàn)，焊接溫度是對(duì)接頭力學(xué)性能其決定性影響的因素，各個(gè)因素的常溫性能的影響順序?yàn)椋汉附訙囟醛儽貢r(shí)間﹥焊接壓力；各個(gè)因素對(duì)高溫力學(xué)性能影響的順序?yàn)椋汉附訙囟醛兒附訅毫Ι儽貢r(shí)間[7]。由此可見合理的控 制壓力參數(shù)也是至關(guān)重要的。 為了降低擴(kuò)散焊連接溫度、保溫時(shí)間和壓力，提高接頭性能，促進(jìn)擴(kuò)散的進(jìn)行，擴(kuò)散焊時(shí)常會(huì)在待焊材料之間插上中間層，特別是對(duì)于異種材料的連接，中間層材料則顯得尤為重要。 中間層對(duì)高溫合金的固態(tài)擴(kuò)散焊起著重要的作用，主要體現(xiàn)在促進(jìn)接合面變形、增加貼合面積、加速擴(kuò)散、降低連接溫度和時(shí)間、阻礙有害金屬間化合物的形成等方面 [16]。為保證焊接質(zhì)量及焊接實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，中間過渡層的選擇主要遵循以下兩點(diǎn)：中間層材料的熱膨脹系數(shù)介于母材之間；中間層金屬不與基體金屬產(chǎn)生不良的 冶金反應(yīng)，如生成脆性金屬間化合物等有害相 [8]。 北京航空材料研究院的李曉紅、毛唯等人 [17]對(duì)國內(nèi)自行研制的第二代單晶合金 DD6 的過渡液相擴(kuò)散焊工藝進(jìn)行了研究，所采用中間層合金的主要成分與 DD6 母材基本一致，同時(shí)加入一定量的 B 作為降熔元素，采用 1 290 ℃／ 12 h 規(guī)范擴(kuò)散焊接頭的連接界面，約一半?yún)^(qū)域?yàn)榕c DD6 母材類似的 γ ＋γˊ組織，其他區(qū)域則為γ 固溶體基體上分布著不同形態(tài)的硼化物，其 980 ℃的持久性能接近母材性能指標(biāo)的 90％；延長擴(kuò)散焊保溫時(shí)間至 24 h，連接界面上的不均勻區(qū)域減少，其 980℃和 1 100℃的持久性能分別達(dá)母材性能指標(biāo)的 90％～ 100％和 70％～ 80％。 對(duì)于鎳基高溫合金的焊接，由于它變形困難，采用固相擴(kuò)散焊需較大的壓力和較長的時(shí)間，會(huì)導(dǎo)致材料晶粒的粗化，嚴(yán)重?fù)p害材料的性能。 Han W B 等人 [18]等利用鎳箔作中間層對(duì) IN718 進(jìn)行固相擴(kuò)散焊研究，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用 25 um 鎳箔，焊接溫度為 1 273～ 1 323 K，壓力 20～ 30 MPa，保溫時(shí)間在 45～ 60 min 時(shí)可以獲得良好的焊接界面，室溫下斷裂位置發(fā)生在母材側(cè)。 周媛 [19]等采用磁控濺射技術(shù)在 TA15 鈦合金表面沉積 Ti 薄膜，在 DD6單晶高溫合金表面沉積 Ni 薄膜，以 Ti,Ni 薄膜作為中間層進(jìn)行低溫?cái)U(kuò)散焊研究。通過 X 射線衍射分析發(fā)現(xiàn) Ti,Ni 薄膜均為多晶體結(jié)構(gòu)；采用 AFM 分析發(fā)現(xiàn)，沉積薄后， TA15 鈦合金和 DD6 單晶基片的表面粗糙度均有所降低。以 Ti,Ni 薄膜作為中間層在 800℃ /20MPa/2h 規(guī)范下實(shí)現(xiàn)了 TA15 鈦合金和 DD6 單晶高溫合金的異種材料低溫?cái)U(kuò)散連接。通過掃描電鏡和能譜分析表明： Ti， Ni 兩元素均擴(kuò)散至另一母材界面，整個(gè)接頭呈現(xiàn)分層組織，主要為 Ti2Ni 和 TiNi 相。 Gale 等人提出了“寬間隙” TLP 擴(kuò)散焊的概念，用于 TiAl 金屬間化合物材料 (鑄造 Ti48at%Al2at%Cr2at%Nb 合金 )及 NiAlHf 與鎳基高溫合金 MM247 的連接；這種“寬間隙” TLP 連接采用一種復(fù)合中間層，它由一個(gè)液相形成組元加一個(gè)名義上的非熔組元組成 [20]。 Duvall 等人采用 Ni－ Co 為中間層連接 Ni 基耐熱合金，形成了無界面的連接接頭，接頭有效性達(dá) 100％； Nieman 和 Garrett 等人利用共晶連接的方法，用 Cu 作中間層低溫低壓連接 Al－ b－ B 復(fù)合材料；這種方法也被用來連接 Ti－ Al 接頭，但是接頭區(qū)域由于出現(xiàn)了中間金屬相，接頭沒有達(dá)到預(yù)期的性 能 [21－ 25]。 . 材料表面處理 焊接表面的清潔度和平整度對(duì)焊接接頭也有重要的影響。在擴(kuò)散焊組裝之前必須對(duì)擴(kuò)散焊表面進(jìn)行處理，主要包括加工符合要求的表面粗糙度、平直度，去除表面氧化物，消除表面的有機(jī)物膜，一般經(jīng)過除油，機(jī)械加工、磨削、研磨和拋光，酸洗等措施，有時(shí)還采用真空烤箱烘烤以獲得潔凈表面。對(duì)于機(jī)加工的硬化層常采用化學(xué)侵蝕的方法清理。表面處理的要求還與焊接溫度與壓力有關(guān)，隨著連接溫度和壓力的提高，對(duì)表面的要求就越來越低。 . 阻焊劑 擴(kuò)散焊時(shí)為了防止壓頭與焊接件或焊接件之間的區(qū) 域被擴(kuò)散焊粘接在一起，需要加阻焊劑。阻焊劑的熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)一般高于焊接溫度，具有較好的高溫化學(xué)穩(wěn)定性，不與焊件夾具或壓頭發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不影響焊件表面，不破壞保護(hù)氣氛或真空度。 鋼 鋼擴(kuò)散焊時(shí)，可用人造云母片作為隔離壓頭；鈦 鈦擴(kuò)散焊時(shí)，可涂一層氮化硼或氧化釔粉。 3. 焊后質(zhì)量檢測 擴(kuò)散焊接頭焊接質(zhì)量檢查方法采用隨機(jī)抽查進(jìn)行金相檢查，并配以超聲波等無損檢測的手段?，F(xiàn)在，尚無可靠的無損檢測方法來檢查十分緊密接觸的，且晶粒生長未穿過界面不良焊合區(qū)域的接頭。生產(chǎn)和試驗(yàn)中用超高頻（≥ 50MHz）的超聲掃描檢測裝置來 檢查，只對(duì)明顯分離的未焊合和尺寸較大的孔洞才有效。因此，必須開展研究，摸索可靠的檢測方法。當(dāng)前，還沒有用于國內(nèi)航空擴(kuò)散焊質(zhì)量驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)，需要通過對(duì)工藝參數(shù)及工藝程序的研究和實(shí)際應(yīng)用積累來建立行之有效的標(biāo)準(zhǔn) [26]。 何鵬等 [11]采用掃描電鏡、電子探針和 X 射線衍射等方法分析連接界面，焊后依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) DIN 8526— 1977，以抗剪強(qiáng)度值評(píng)價(jià)接頭連接強(qiáng)度。 國外
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1