擴(kuò)散焊課程設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-09-01 06:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 )。實(shí)際焊接過程中，焊接時(shí)間可在一個(gè)非常寬的范圍內(nèi)變化。采用某種工藝參數(shù)時(shí)，焊接時(shí)間有數(shù)分鐘即足夠，而用另一種工藝參數(shù)時(shí)則需數(shù)小時(shí)。保護(hù)氣氛 焊接保護(hù)氣氛純度、流量、壓力或真空度、漏氣率均會(huì)影響擴(kuò)散焊接頭質(zhì)量。常用保護(hù)氣體是氬氣，常用真空度為(1—20)X10—3Pa。對有些材料也可用高純氮、氫或氦氣。在超塑成形和擴(kuò)散焊組合工藝中常用氬氣氛負(fù)壓(低真空)保護(hù)金屬板表面。另外，冷卻過程中有相變的材料以及陶瓷類脆性材料擴(kuò)散焊時(shí)，加熱和冷卻速度應(yīng)加以控制。共晶反應(yīng)擴(kuò)散中，加熱速度過慢，則會(huì)因擴(kuò)散而使接觸面上成分變化，影響熔融共晶成。2 擴(kuò)散焊的擴(kuò)散機(jī)理 擴(kuò)散焊是在金屬不熔化的情況下，形成焊接接頭，這就必須使兩待焊表面接觸距離達(dá)到1%微米以內(nèi)，這樣原子間的引力才起作用，并形成金屬鍵，獲得一定強(qiáng)度的接頭。（1）第一階段：變形和交接面的形成。在溫度和壓力的作用下，粗糙表面的微觀凸起部位首先接觸和變形，在變形中表面氧化層被擠破，吸附層被擠開，從而達(dá)到緊密接觸，形成金屬鍵連接。隨著變形加劇，接觸區(qū)擴(kuò)大，最終在表面形成晶粒間的連接。而未接觸區(qū)形成孔洞殘留在界面上。同時(shí)，由于相變和位錯(cuò)等因素，表面上產(chǎn)生微凸，這些微凸又是形成金屬鍵的活化中心。 （2）第二階段：晶界遷移和微孔的削除。通過表面和界面原子擴(kuò)散和再結(jié)晶，使界面晶界發(fā)生遷移，界面上第一階段留下的孔洞漸漸變小，繼而大部分孔洞在界面上消失，形成了焊縫。（3）第三階段：體積擴(kuò)散、微孔和界面消失。在形成焊縫后，原子擴(kuò)散向縱深發(fā)展，出現(xiàn)所謂體擴(kuò)散，隨著體擴(kuò)散的進(jìn)行，原始界面完全消失，界面上殘留的微孔也消失，在界面處達(dá)到冶金連接，接頭成分趨向均勻。在擴(kuò)散焊的過程中，上述三個(gè)階段依次連續(xù)進(jìn)行。擴(kuò)散焊質(zhì)量與焊件表面質(zhì)量有緊密的聯(lián)系，表面質(zhì)量的關(guān)鍵是焊件表面氧化膜的去除。一般通過擠破、溶解和球化聚集作用去除，而這兩種方式是一個(gè)需要溫度和時(shí)間的擴(kuò)散過程。3擴(kuò)散連接相關(guān)公式及推導(dǎo)在單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于擴(kuò)散方向的單位截面積的擴(kuò)散物質(zhì)流量（稱為擴(kuò)散通量Diffusion flux，用J表示）與該截面處的濃度梯度(Concentration gradient)成正比，也就是說，濃度梯度越大，擴(kuò)散通量越大。這就是菲克第一定律，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下： 式中, D稱為擴(kuò)散系數(shù)(m2/s)，C為擴(kuò)散物質(zhì)（組元）的體積濃度(原子數(shù)/m或kg/m)，dC/dx為濃度梯度，“–”號表示擴(kuò)散方向?yàn)闈舛忍荻鹊姆捶较颍磾U(kuò)散組元由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散。擴(kuò)散通量J的單位是 kg / m^2s。 菲克第二定律是在第一定律的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出來的。菲克第二定律指出，在非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程中，在距離x處，濃度隨時(shí)間的變化率等于該處的擴(kuò)散通量隨距離變化率的負(fù)值，即 將代入上式，得 （2） 這就是菲克第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。如果擴(kuò)散系數(shù)D與濃度無關(guān)，則該式可以寫成 （3） 上式中，C為擴(kuò)散物質(zhì)的體積濃度(kg/m), t為擴(kuò)散時(shí)間(s), x為距離(m)。實(shí)際上，固溶體中溶質(zhì)原子的擴(kuò)散系數(shù)D是隨濃度變化的，為了使求解擴(kuò)散方程簡單些，往往近似地把D看作恒量處理。 對于符合假定條件的恒定源半無限大物體中的擴(kuò)散，其初始條件為 t=0，x≥0則c=0 邊界條件為t0, x=0則c=CS x=∞則c=0對于題目中所涉及的擴(kuò)散，C/CS=ERFC(x/2√D
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