扩散连接原理ppt课件.ppt
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1、为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益扩散连接原理扩散连接原理为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益1扩散连接特点扩散连接特点2扩散连接分类扩散连接分类3扩散连接原理扩散连接原理4扩散焊工艺扩散焊工艺5扩散焊设备扩散焊设备6典型的扩散焊典型的扩散焊为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益1扩散焊的特点扩散焊的特点扩散连接(或称扩散焊)是在一定的温度和压力下使待焊表面
2、相互接触,通过微观塑性变形或通过在待焊表面上产生的微量液相而扩大待焊表面的物理接触,然后经过较长时间的原子相互扩散来实现结合的一种焊接方法。与常用压力焊的相同点:在连接过程中需要施加一定的压力。不同点:工艺条件的不同。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益扩散焊与熔焊、钎焊方法的比较为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益扩散焊接头的显微组织和性能与母材接近或相同,不存在气孔、宏观裂纹等融化焊特有的缺陷,也不存在具有过热组织的热影响区。焊接参
3、数容易控制,批量生产时接头质量稳定。2.可以进行内部及多点、大面积构件的连接以及电弧可达性不好或用熔焊方法不能实现的连接。可焊接其他方法难以焊接的材料。优点:为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益3.可焊接其他焊接方法难以焊接的焊件和材料,如弥散强化合金、活性金属、耐热合金、陶瓷和复合材料等,特别适合于不同种类的金属、非金属及异种材料的连接。作为一种高精密的连接方法,焊后焊件不变形,可以实现机械加工后的精密装配连接。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和
4、职工的合法权益缺点:焊件待焊表面的制备和装配要求较高。焊接过程中焊接时间长,生产效率低。在某些情况下还会产生一些晶粒过渡长大等现象。无法进行连续式批量生产。设备一次性投资较大,且连接工件的尺寸受到设备的限制。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益主要用于:异种金属材料、陶瓷、金属间化合物、非晶态及单晶合金 应用领域:航空航天、仪表及电子、核工业、能源、化工及机械制造为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适
5、应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益二二.扩散焊的分类扩散焊的分类为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益一些扩散焊的实例:钼锆合金铝合金泵叶轮铜和不锈钢铝合金和铜为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益单晶硅和单晶硅扩散焊碳碳和铌合金不锈钢板和网铝合金分层制造为了规范事业单位聘用关系,建
6、立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益在金属不熔化的情况下,要形成焊接接头就必须使两待焊表面紧密接触,达到相互原子间的引力作用范围(15)108 cm以内,这样才可能形成金属键,获得具有一定强度的接头。一般金属通过精密加工后,其表面轮廓算数平均偏差为(0.81.6)10 4 cm。三三.扩散连接原理扩散连接原理1.固相扩散连接原理为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益在施加正常扩散压力时,实际接触面仅占全部表面积的1%左右。其余表面之间的距离均大于原子引力起作用的范围
7、。实际表面上还存在着氧化膜、污物和表面吸附层,都会影响接触点上金属原子之间形成金属键。两母材在连接表面的晶体位向不同,不同材料的晶体结构也不同,这也会影响到连接过程。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益金属真实表面的情况:为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益扩散焊时,通过对连接界面加压和加热,使得表面氧化膜破碎和表面微观凸出部位发生塑性变形和高温蠕变,若干微小区域出现金属之间的结合,这些区域进一步通过连接表面微小凸出部位的塑性变形、母材
8、之间发生的原子相互扩散得以不断扩大,当整个连接界面均形成金属键结合时,也就最终完成了扩散连接过程。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益扩散连接过程的三个阶段:A.物理接触阶段 高温下微观不平的表面在外加压力的作用下,一些点首先达到塑性变形,持续加压,接触面积逐渐扩大,最终达到整个面的可靠接触,如图b所示。界面处未能达到紧密接触的区域逐渐演变成界面孔洞。其中大部分空洞能依靠扩散而逐渐消除,个别较大的孔经过很长时间难以消除,形成连接缺陷。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用
9、制度,保障用人单位和职工的合法权益B.接触表面的激活阶段 连接表面达到紧密接触后,由于变形引起的晶格畸变、位错、空位等各种缺陷大量堆集,界面区的能量显著增大,原子处于高度激活状态,扩散迁移十分迅速,因此很快就形成以金属键连接为主要形式的接头,如图c。C.形成可靠接头阶段 在接触部分形成结合层,逐渐向体积方向发展,形成可靠的连接接头,如图d。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益u上述三个阶段是扩散焊过程
10、的主要特征,其过程是相互交叉进行,最终在连接界面处由于扩散、再结晶等生成固溶体及共晶体,有时生成金属化合物,形成可靠的连接。该过程同时应考虑界面生成物的性质,如性能差别较大的两种金属,在高温长时间扩散时,界面极易生成脆性金属间化合物,而使接头性能变差。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益2.液相扩散连接基本原理液相扩散连接(也称瞬时液相扩散连接)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,随着低熔点组员向母材的扩散,液膜厚度随之减小直至消失,再经一定时
11、间的保温而使成分均匀化。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益液相扩散连接大致可分为以下3个阶段:液相的生成。将中间层材料夹紧在焊件间,并加上一定的焊接压力,在保护气体保护下进行加热,直至中间层材料液化和填满间隙。等温凝固过程。当液相形成并填满焊缝间隙后,进入保温期,它使液固相之间进行充分的扩散。成分均匀化。由等温凝固形成的接头成分很不均匀,为获得成份和组织均匀化的接头,需要继续保温扩散来完成。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益a)形成
12、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)成份均匀化瞬间液相扩散连接的示意图:为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益瞬时液相扩散连接特点:该方法的表面平备要求不高,其粗糙度为40um左右。焊接时间短。装备轻,自动化程度高,适合于现场焊接,也适合于室内焊接。接头质量可靠。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益由图a可知这里有二段待焊钢管,中间夹着中间层材料,钢管轴向加压力F,感应圈通入感应电流加热,并加惰性气体保护其焊缝。
13、焊接温度由红外测温仪检测,并控制焊接过程。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益3.超塑成形扩散连接基本原理材料超塑性通常是指在一定温度下,组织为等轴细晶粒且晶粒尺寸小于3um,变形速率小于103 105 时,拉伸变形率可达到100%1500%。从扩散焊连接理论可知,焊接界面的紧密接触和界面孔洞的消除与材料的塑性变形、蠕变及扩散过程关系 密切。材料超塑性的发现,使人们联想到利用超塑性材料的高延展性来加速界面的紧密接触过程,由此发展了超塑性成形扩散焊方法。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事
14、业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益原理:从连接初期的变形阶段,因为超塑性材料具有低流变应力的特征,所以塑性变形能迅速在连接界面附近发生,甚至有助于破坏材料表面的氧化膜,因而大大加速了紧密接触过程,实际上,真正促进连接过程的是界面附近的局部超塑性。超塑性材料所具有的超细晶粒,大大增加了界面区的晶界密度和晶界扩散的作用,显著增加了孔洞与界面消失的过程。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益两母材都具有超塑性;可以是只有一边母材具有超塑性;或两母材均不具有超塑性时,只要插入具有超塑性特性的材料作为中间层,
15、就可以实现超塑性连接。应用领域:难焊的有色合金之间 适用范围:为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益镁合金在超塑性条件下,完成成形与扩散连接。超塑成形/扩散连接的应用:为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益四四.扩散焊工艺扩散焊工艺扩散焊的焊接参数主要包括加热温度、压力、保压时间、以及真空度,这些因素之间相互影响,相互制约,在选择焊接参数时应该统筹考虑。此外,焊接连接时还应考虑焊件表面处理和中间层材料的选用。为了规范事业单位聘用关系,建立和
16、完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益1.加热温度加热温度是扩散焊最重要的工艺参数,加热温度的微小变化会使扩散速度产生较大的变化。在一定的温度范围内,温度越高,扩散系数越大,扩散过程越快,所获得的接头结合强度越高。但当温度高于某一值后,温度再提高时,扩散焊接头质量提高不多,有时反而有所下降。对于许多金属和合金,扩散焊合适的加热温度一般为0.60.8 Tm()(Tm为母材熔点)。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益 出现液相的扩散焊,加热温度要比中间层材料熔点稍高一点,等
17、温凝固和均匀化扩散温度可略微低些。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益2.压力施加压力的主要作用是使结合面微观凸起的部分产生塑性变形,达到紧密接触,同时促进界面区的扩散,加速再结晶过程。压力过低:表层塑性变形不足,表面形成物理接触的过程进行不彻底,界面上残留的孔洞过大且过多。增加压力:能产生结合强度较好地接头;过大的压力会导致工件变形;高压力需要成本较高的设备和精确的控制。为了规范事业单位聘用关系,建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度,保障用人单位和职工的合法权益为了规范事业单位聘用关系,建
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