材料固相焊接方法基本知识大全

1、 固相焊重点总结：1、扩散连接：压力焊一种变形。相互接触的表面，在高温和压力的作用下，被连接表面相互靠近，局部发生塑性变形，经一定时间后保证结合层原子间相互扩散，形成整体水平上的可靠连接。2、扩散焊分类：根据保护气氛分为一一气体保护扩散连接、真空扩散连接、溶剂保护扩散连接；根据物质的存在形态分为一一固态、液相、超塑成型、烧结-扩散连接；根据是否添加中间层分为一一直接、间接扩散连接。3、扩散连接方法特点：优点一一1）接合区域无凝固（铸造）组织，不生成气孔、宏观裂纹等熔焊时的缺陷。2）同种材料接合时，可获得与母材性能相同的接头，几乎不存在残余应力。3）可以实现难焊材料的连接。对于塑性差或熔点高的同

2、种材料、互相不溶解或在熔焊时会产生脆性金属间化合物的异种材料（包括金属与陶瓷），扩散连接是可靠的连接方法之一。4）精度高，变形小，精密接合。5）可以进行大面积板及圆柱的连接。6）采用中间层可减少残余应力。缺点1）无法进行连续式批量生产。2）时间长，成本高。3）接合表面要求严格。4）设备一次性投资较大，且连接工件的尺寸受到设备的限制。4、扩散连接原理及过程：三阶段一一A、物理接触及氧化膜去除；B、接触表面的激活-扩散-反应阶段；C、形成可靠的连接接头阶段（扩散层扩张）。5、扩散机制：空位、换位、间隙、位错、晶界、表面扩散机制。6、扩散影响因素：扩散温度、基体金属的性质、扩散元素的性质、扩散元素的

3、浓度、合金元素、晶格类型、固溶体类型、晶体缺陷、磁性转变、其它因素。成分7、液相扩散连接原理及过程：该方法也称瞬时液相扩散连接（TransientLiquitPhase），通常采用比母材熔点低的材料作中间夹层，在加热到连接温度时，中间层熔化，在结合面上形成瞬间液膜，在保温过程中，随着低熔点组元向母材的扩散，液膜厚度随之减小直至消失，再经一定时间的保温而使成分均匀化一一液相形成、等温凝固过程、成分均匀化。液相扩散连接过程示意图a）形成液相b）低熔点元素向母材扩散c）等温凝固d）等温凝固结束e）成分均匀化8、固相扩散连接设备及组成：真空扩散连接设备一一真空室，抽真空、加热、加压、测量与控制、冷却等

4、系统；电阻辐射加热真空扩散焊机下压头、上压头、加热器、真空炉体、传力杆、机架、液压系统、真空系统；感应加热扩散焊机高频电源、加压系统、真空室、感应圈、真空系统；超塑成形扩散连接设备一一上下金属平台、炉壳、导筒、立柱、油缸、上下模具、气管、活动炉底。8、固相扩散连接参数：连接温度、保温时间、连接压力、环境气氛、表面状态、中间层。9、中间层作用：1）改善表面接触，减小扩散连接时的压力。同时，中间层材料的加入，使界面的浓度梯度变大，促进元素的扩散，加速扩散空洞的消失；2）可以抑制夹杂物的形成，促进其破碎或分解；3）改善冶金反应，避免或减少形成脆性金属间化合物和有害的共晶组织；4）可以降低连接温度，减

5、少扩散连接时间；5）控制接头应力，提咼接头强度。10、中间层选择原则：1）容易塑性变形，熔点比母材低。2）物理化学性能与母材的差异比被连接材料之间的差异小。3）不与母材产生不良的冶金反应，如不产生脆性相或不希望出现的共晶相。4）不引起接头的电化学腐蚀。11、摩擦焊:利用焊件接触面相互摩擦所产生的热能，使接触面达到热塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压力焊方法。12、摩擦焊分类：连续驱动惯性搅拌相位径向线性轨迹嵌入摩擦焊。13、摩擦焊特点：特点（优点）一一接头质量高、焊接材料范围广，可焊接异种材料、焊接时间短，生产率高，无需保护、工件尺寸精度高，重复性好、热量集中，热影响区小、易于实现自动化

6、，无需填充材料，高效低耗清洁；缺点设备复杂、投资大、截面形状对称。14、摩擦焊原理及过程：初始摩擦、不稳定摩擦、稳定摩擦、停车、纯顶锻五个阶段。15、摩擦焊工艺参数：转速、摩擦压力F、摩擦时间、顶锻力和顶锻时间、制动时间等。16、摩擦焊接头设计原则：对旋转式摩擦焊，至少有一个是圆形截面；为了夹持方便牢固，保证焊接过程稳定，应尽量避免设计薄管薄板接头；一般倾斜接头应与中心线成30-45斜面；对锻压温度或热导率相差较大的材料，为了使两个零件的锻压和顶锻相对平衡，应调整截面的相对尺寸；对大截面接头，为了降低摩擦加热时的扭矩和功率峰值，采用端面侧角的办法可使焊接时接触面积逐渐增加；如要限制飞边流出，应

7、预留飞边槽；对于棒-棒和棒-板接头，中心部位材料被挤出形成飞边时，要消耗更多的能量，而焊缝中心部位对扭矩和弯曲应力的承担又很少，所以如果工作条件允许，可将一个或两个零件加工成具有中心空洞，这样既可用较小功率的焊机，又可提高生产率；采用中心部位突起的接头，可有效避免中心未焊合；摩擦焊应避免渗碳、渗氮等；为了防止由于轴向力（摩擦力、顶锻力）引起的滑退，通常在工件后面设置挡块；工件伸出夹头外的尺寸要适当，被焊工件应尽可能有相同的伸出长度。17、材料摩擦焊接性影响因素：互溶性、氧化膜、力学与物理性能、碳当量、高温活性、脆性相的产生、摩擦因数、材料脆性。18、搅拌摩擦焊特点：优点一一接头质量高，不易产生

8、缺陷、不受轴类零件设计、易于实现机械化和自动化、焊接成本低，效率高、焊接变形小，焊件尺寸精度高、绿色焊接；缺点一一材料焊接厚度受到焊具的限制、长距离焊缝焊接，搅拌头磨损严重、焊接速度受限、需要特定夹具，刚性夹持，灵活性较差。19、搅拌摩擦焊工艺参数：转速、焊接速度、轴向压力、倾角。20、超声波焊（Ultrasonicwelding）：利用超声波的高频振动，在静压力的作用下，将弹性振动能量转变为工件间的摩擦功和形变能，对焊件进行局部清理和加热焊接的一种压焊方法。主要用于连接同种或异种金属、半导体、塑料及金属陶瓷等材料。21、超声波焊分类：点焊、环焊、缝焊、线焊；两种形式：一类是振动能由切向传递到

9、焊件表面而使焊接界面产生相对摩擦，这种方法适用于金属材料的焊接；另一类是振动能由垂直于焊件表面的方向传入焊件，主要用于塑料材料的焊接。22、超声波焊特点：优点一一可焊的材料范围广，可用于金属与金属、高导电、高导热材料、难熔金属、性能相差悬殊的异种金属的焊接、金属与非金属、塑料等材料的焊接；焊件不通电，不外加热源，被焊金属不熔化，不形成铸态组织或脆性金属间化合物；焊接区金属物理和和力学性能不发生宏观变化，接头的静载强度和疲劳强度较高，且稳定性好；可焊大厚度比及多层箔片的特殊结构件；对工件表面焊前的准备要求不严格，焊后无需进行热处理；焊接所需电能少，工件变形小。缺点一一目前仅限于焊接丝、箔、片等细

10、薄件；接头形式仅限于搭接；焊点表面容易因高频机械振动而引起边缘的疲劳破坏，对焊接硬而脆的材料不利；目前缺乏对焊接质量进行无损检测的方法和设备，因而大批量生产困难。23、超声波焊接原理及过程：（原理）当金属构件焊接时，伴随界面的物理冶金过程，原子产生结合与扩散，整个焊接过程没有电流流经焊件，也没有火焰或电弧等热源的作用，而是一种特殊的焊接过程，具有摩擦焊、扩散焊或冷压焊的某些特征。当塑料材料进行连接时，由于两焊件界面处的声阻大，产生局部高温，致使接触面迅速熔化，在压力的作用下使其融合为一体；当超声波停止作用后，让压力持续几秒钟，使其凝固定型，形成坚固的分子链，达到焊接的目的，其接头强度和母材相近。三阶段为摩擦、应力与应变过程、固相焊接；三要素：振动剪切力、静压力、温升；焊缝形成：扩散或再结晶，流变引起的机械咬合。24、超声波焊接工艺参数：超声功率、振动频率、振幅、静压力、焊接时间。25、超声波焊接设备及组成：点焊机、缝焊机、环焊机和线焊机，超声波塑料焊机；组成：超声波发生器、声学系统、加压机构、程序控制器。26、爆炸焊：（explosivewelding）是以炸药作为能源，利用爆炸时产生的冲击力，使焊件发生剧烈碰撞、塑性变形、熔化及原子间相互扩散，从而实现