常用材料的扩散焊

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《焊接技术手册》第392页（1914字）

由于扩散焊的接头质量好且稳定，几乎适合各种材料的焊接，特别适用高温合金、复合材料、金属与陶瓷等的焊接。虽然其生产成本高，但在航空、航天工业等需要质量更为重要的场合下，得到广泛的应用。

1．钛及钛合金

钛是一种强度高、重量轻、耐腐蚀、耐高温的高性能材料，目前广泛地被应用在航空、航天工业中。多数钛结构要求减轻重量和接头质量比制造成本更重要。因此，较多地应用扩散焊方法。

钛合金不需要特殊的表面准备和特殊的控制就可容易地扩散焊接。常用焊接规范为：温度855～957℃；焊接压力2～5mPa；真空度1．33×10^－2Pa以上，保温时间1～4h。应注意，钛能大量吸收O₂、H₂和N₂等气体，因此不宜在H₂、N₂气氛中焊接。

2．镍合金

镍基合金主要用于耐高温、耐腐蚀及高强度的条件下，其熔焊的焊接性差，熔化焊时，接头强度远低于母材。因此较多地应用扩散焊。

扩散焊时，由于其高温强度高，须将这些合金在接近其熔化温度和相当高的压力下进行焊接，必须仔细地进行焊接表面准备，还必须在焊接过程中，严格控制周围气氛，防止表面污染，通常还需用纯镍或镍合金作中间层。表7－57列出一些镍合金的扩散焊规范。实际焊接规范还与零件的几何形状有关，要获得满意的焊接质量需进行多次实验。

表7－57 镍基合金典型扩散焊条件

①商业牌号

3．铝及铝合金

铝及其合金的扩散焊接有一些困难，主要是清洗好的工件会在空气中很快生成一层氧化膜。铝与铝的直接焊接，需要较高的加热温度、较大的压力和高真空度。还可采用加中间扩散层的办法，中间层的材料可用Cu、Ni和Ag等，这时压力和加热温度都可降低。

4．钢

在大多数情况下，碳钢较易用熔焊方法焊接，所以通常不采用扩散焊。但要在大平面形成高质量接头的产品时，则可采用扩散焊。各种高碳钢、高合金钢也能顺利进行扩散焊。表7－58是几种钢材的真空扩散焊规范参数。

表7－58 几种常用钢材的真空扩散焊工艺

5．异种金属的扩散焊

当两种金属的冶金性能相差较多时，普通熔焊很难完成，这时扩散焊就特别适用，它可以获得满意的接头。在确定某个异种金属组合的扩散焊条件时，应考虑到两种金属之间相互扩散造成的问题：

(1)界面形成中间相或脆性金属间化合物。可通过选择合适的中间层来防止这种问题。

(2)由于扩散而产生的金属迁移速度不同，而在紧邻焊缝界面处造成接头的多孔性。选择合适的焊接条件或适宜的中间层，可以解决问题。

(3)两种金属的热膨胀系数差异大，在加热和冷却过程中产生较大的应力，而产生工件变形或内应力过大，甚至开裂。解决措施往往要根据具体零件的要求、材料、焊接条件等设计。表7－59是几种异种金属组合的扩散焊规范。

表7－59 异种金属组合的扩散焊条件

注：①压力系借助于差动热膨胀夹具施加。②商业名称。③4340钢焊前在10^－5torr真空中于1010℃进行24h除气对形成优良焊缝是关键性的。④这一组合在焊接温度下形成液态共晶。必须控制温度与时间以减小合金化区域的厚度。

6．复合材料

由于电子、航空、航天等工业的发展，对材料的性能要求越来越高。扩散焊适合于以下情况：由金属和陶瓷、金属和金属陶瓷、金属和玻璃、金属和石英、金属和石墨、金属和半导体等不同材料组成的零件。