7.1.3扩散连接的研究与应用 由于扩散连接所具的上述优点,因此,在发展初期 就受到国内外科学家们的高度重视。在20世纪20-30 年代就成为了日臻成熟与完善的连接方法。在发达国家, 扩散连接在尖端科学技术部门起着十分重要的作用,且扩 散连接已发展为一种高生产率的、在众多企业中获得广泛 应用的连接技术。50年代研究成功的瞬间液相扩散连接 获得美国专利70年代又开发了超塑性成形一扩散连接。 这些新方法,不仅大大拓宽了扩散连接的适用范国。 促进了本身的发展,而且还解决了弥散强化的高温合金
7.1 .3 扩散连接的研究与应用 由于扩散连接所具的上述优点，因此，在发展初期 就受到国内外科学家们的高度重视。在20世纪20一30 年代就成为了日臻成熟与完善的连接方法。在发达国家， 扩散连接在尖端科学技术部门起着十分重要的作用，且扩 散连接已发展为一种高生产率的、在众多企业中获得广泛 应用的连接技术。50年代研究成功的瞬间液相扩散连接 获得美国专利70年代又开发了超塑性成形一扩散连接。 这些新方法，不仅大大拓宽了扩散连接的适用范国. 促进了本身的发展，而且还解决了弥散强化的高温合金
蜗轮叶片、超音速飞机中钦合金构件的连接问题,使钛 合金在宇航工业中的应用取得了重要突破,获得了重大的 经济效益。特别是近年来随着各种新型结构材料(如陶瓷、 复合材料、金属间化合物等)的迅猛发展,在国际上又掀 起了扩散连接研究与应用的又一个高潮。 我国在20世纪50年代末期才开始对扩散连接方法进 行研究,70年代又开始了专用扩散焊机的开发。目前, 大型超高真空扩散焊机、钛一陶瓷静电加速管和钛合金飞 机构件等产品的试制成功,标志着我国扩散连接己发展到 一个较高的水平。但在研究的深度和应用广度上与发达国 家相比仍有较大的差距。 Contents
蜗轮叶片、超音速飞机中钦合金构件的连接问题，使钛 合金在宇航工业中的应用取得了重要突破，获得了重大的 经济效益。特别是近年来随着各种新型结构材料(如陶瓷、 复合材料、金属间化合物等)的迅猛发展，在国际上又掀 起了扩散连接研究与应用的又一个高潮。 我国在20世纪50年代末期才开始对扩散连接方法进 行研究，70年代又开始了专用扩散焊机的开发。目前， 大型超高真空扩散焊机、钛一陶瓷静电加速管和钛合金飞 机构件等产品的试制成功，标志着我国扩散连接己发展到 一个较高的水平。但在研究的深度和应用广度上与发达国 家相比仍有较大的差距。 Contents
§7.2固相扩散连接 7.2.1固相扩散连接的基本原理 金属材料是有着各自特有晶体结构并规则排列的原子 集团。扩散连接时,首先必须要使待连接母材表面接近到 相互原子间的引力作用范围。图7-3为原子间作用力和原 子间距关系的示意图。可以看出,两个原子充分远离时其 相互间的作用引力几乎为零,随着原子间距离的不断靠近, 相互引力不断增大。 当原子间距约为金属晶体原子点阵平均原子间距的 1.5倍时,引力达到最大。如果原子进一步靠近,则引力 和斥力的大小相等,原子间相互作用力为零,从能量角度
§7.2 固相扩散连接 7.2.1 固相扩散连接的基本原理 金属材料是有着各自特有晶体结构并规则排列的原子 集团。扩散连接时，首先必须要使待连接母材表面接近到 相互原子间的引力作用范围。图7-3为原子间作用力和原 子间距关系的示意图。可以看出，两个原子充分远离时其 相互间的作用引力几乎为零，随着原子间距离的不断靠近， 相互引力不断增大。 当原子间距约为金属晶体原子点阵平均原子间距的 1.5倍时，引力达到最大。如果原子进一步靠近，则引力 和斥力的大小相等，原子间相互作用力为零，从能量角度
看此状态最稳定。这时,自由电子成为共有,与晶格点 阵的金属离子相互作用形成金属健,使两材料间形成冶金 结合。通过上述过程和机理来实现连接的方法即为扩散连 接 但由于实际的材料表面不可能完全平整和清洁,因而 实际的扩散连接过程要比上述过程复杂得多。固体金属的 表面结构如图7—4所示,除在微观上表面呈凹凸不平外, 最外层表面还有02~03nm的气体吸附层,主要是水 蒸气、氧、co2和HS。在吸附层之下为3~4nm厚的 氧化层,是由氧化物的水化物、氢氧化物和碳酸盐等组成。 在氧化层之下是1~1m的变形层
看此状态最稳定。这时，自由电子成为共有，与晶格点 阵的金属离子相互作用形成金属健，使两材料间形成冶金 结合。通过上述过程和机理来实现连接的方法即为扩散连 接。 但由于实际的材料表面不可能完全平整和清洁，因而 实际的扩散连接过程要比上述过程复杂得多。固体金属的 表面结构如图7一4所示，除在微观上表面呈凹凸不平外， 最外层表面还有0.2～0.3nm的气体吸附层，主要是水 蒸气、氧、CO2和H2S。在吸附层之下为3 ～4nm厚的 氧化层，是由氧化物的水化物、氢氧化物和碳酸盐等组成。 在氧化层之下是1 ～10μm的变形层
气体吸附层 最大引力 (02~03m) R 氧化膜层 3-4m) 4 6 8 变形层 原子间距离A (1-10μ) 平衡位置 图73原子之间作用力与原子 间距离的关系 图74固体金属的表面结构 也就是说,不管进行怎样的精密加工和严格的清洗,实际的待连 接表面总是存在微观凹凸、加工硬化层、气体吸附层、有机物和水分 吸附层以及氧化物层。再有,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相同。这些因素都会影响到连接过程及连接机 理
也就是说，不管进行怎样的精密加工和严格的清洗，实际的待连 接表面总是存在微观凹凸、加工硬化层、气体吸附层、有机物和水分 吸附层以及氧化物层。再有，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相同。这些因素都会影响到连接过程及连接机 理。 图7一3 原子之间作用力与原子 间距离的关系 图7一4 固体金属的表面结构