异种材料结合技术
螺钉及铆钉等紧固件虽然是重要部件，但如果不需要的话则更好。随着部件数量减少，部件成本、管理成本及加工成本都可降低，而且还可实现轻量化。进一步来说，这样还能提高设计自由度，提高外观设计性。异种材料接合技术的开发日趋活跃。
?东丽开发出与不锈钢、铜等的热接合性出色的PPS薄膜
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?住友3M推出还可接合聚丙烯的多用途结构胶带
在狭小的面积上也能获得很高的接合强度、在拉伸试验中从断裂的往往是树脂端材料（母材断裂）而不是接合面的技术。这种情况正好类似于用胶水或固体胶粘合纸张后无法撕开，如果硬撕的话，纸张就会被撕裂的现象。这种接合树脂和金属的技术经常用到的术语是“锚固效应”（Anchor Effect）。顾名思义，这种效应是指像锚固定在海底一样，树脂进入金属端的微细凹槽内之后，便无法再移动，从而达到极强的接合强度。
图为：将树脂与金属的接合技术应用于飞机座椅的方案
图为：用化学药剂处理铜合金表面之后的样子（由MEC提供）
图为：大成PLAS公司2000年代初期刚刚开发出该技术时的锚固效应显微镜图片铝合金与PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）的接合界面（左）与接合后让铝合金部分熔化只留下PBT的状态（右）
接合树脂和金属时，经常会使用螺栓等紧固部件或者粘合剂。虽然近几年强力粘合剂不断被开发出来，可以确保很大的接合强度，但基本都需要设置用来穿过螺栓的法兰（向外伸出的部分），或者留出很大的面积来涂敷粘合剂。也就是说，要进行树脂和金属的接合，必须制成特殊的形状，因此要么很难实现小型化，要么外观形状不漂亮。而且遇到强大冲击时，接合处也经常会断开，很难获得与材料同等的强度。
对金属表面进行化学处理，来获得微孔,来接合铝合金和PPS（聚苯硫醚，Polyphenylene Sulfide）时，可以获得35M～45MPa的接合强度（相当于单位平方厘米400kg左右）。
有的企业使用其他方法在金属表面设置小孔。方法之一是使用激光。先细致地照射激光，使金属表面熔化之后，再切割出沟槽。有的企业还尝试进行了使用阳极氧化处理（耐酸铝处理，接合对象仅限于铝合金）。用酸在铝合金表面形成的氧化铝是具有很多小孔的多孔质膜。这种方法通过向微孔中注入树脂来获得锚固效应。
宝理塑料开发出异种树脂接合技术
关于除了树脂和金属之外还能接合异种树脂的技术，有一种方法是通过接合表面的微小凹坑来获得锚固效应的。2014年5月19日从事树脂材料生产与销售的宝理塑料（Polyplastics）宣布，开发出了可强力接合异种树脂的双重成型技术“AKI-Lock”。该技术设想用来接合玻璃纤维增强树脂基复合材料，一边用激光来熔化已成型树脂产品（称为一次材料）的表面，一边在上面切出微细沟槽。此时，利用激光中大量吸收树脂而很少吸收玻璃纤维的波长来调节强度，以保留沟槽中的玻璃增强纤维。状态类似于槽壁及底部长出了玻璃纤维，其中有的玻璃纤维在两端的沟槽壁之间搭起了“桥梁”。
把作为接合对象的树脂（称为二次材料）熔融之后注入此处，树脂就会与玻璃纤维缠绕并牢固接合在一起。熔融后的树脂会进入为沟槽搭建“桥梁”的玻璃纤维下面，并在“桥梁”的下面连接固定，这样就会变成二次材料锁住玻璃纤维的状态。
该技术主要由3道工序构成：
（1）使用玻璃纤维强化树脂的一次成型品射出成型；
（2）取出一次成型品后对接合部表面进行激光加工；
（3）第二次射出成型。
最大特点在于（2）的激光加工工序。操作时先照射红外线激光，在热分解及气化作用下去除树脂表面部分，仅留下作为强化材料的玻璃纤维（见图）。然后凭借留下的玻璃纤维的锚定效应使第二次射出成型的树脂强力接合。
因此，只要是能够用玻璃纤维来强化的树脂均可使之接合。另外还可接合以碳纤维强化的树脂。
注射二次材料时，在一次材料端切出的沟槽会因为二次材料的流动而被破坏。这会使沟槽壁变成向外突出的状态，从而使锚固效应增强。而进入倾斜的沟槽壁下面的二次材料很难脱落，在拉伸试验中用显微镜观察遭到破坏的痕迹，发现脱落的是二次材料的位于沟槽上面的部分。
接合原理除了锚固效应之外，还有在相邻分子之间发挥作用的分子间引力，以及由分子与原子级共价键或金属键产生的作用力，在有些技术中，分子间引力等甚至比锚固效应起到的作用还要大。至于接合力是如何产生的，其过程一般很难看到，而且清楚地解释其中的原理又是普及接合技术不可缺少的要素，但锚固效应可以借助显微镜照片等根据截面形状间接地看到，因此算是一种比较容易理解的原理。
一次成型品表面的沟槽深度因树脂的组合种类而略有不同，大约为数100μm级别。此次开发的关键就在于找到了能够获得这种表面性状的加工条件。
宝理塑料将向客户企业无偿提供这项新技术，由此扩大作为主业的树脂材料业务，使数十亿日元的销售额实现百亿日元的增加。在汽车用途方面，预计该技术可用于混合动力系统的部件等。
大成PLAS：用新成型技术造手机壳，将金属与树脂紧凑一体化
大成PLAS的“纳米成型技术（NanoMolding Technology，NMT）”以两步工序来接合金属和树脂。具体操作时，首先用化学药品处理金属表面，形成肉眼看不出来的微细凹凸。然后，将处理后的金属放入模具，射出熔融树脂，实施嵌入成型（Insert Molding）。这样，便可制造出金属与树脂相结合的部件。
图为：大成PLAS提供树脂与金属的接合技术“NMT”的示例：智能手机外壳部件NMT已在电气产品中大量采用。除了要求小型化的智能手机及数码相机，还被应用到了扬声器整面的网罩上。扬声器网罩在不使用螺钉的情况下将金属网接合到树脂框上。为防止树脂进入金属网网眼下了一番工夫，提高了外观设计性。
在智能手机的外壳部件方面，利用NMT来制造的例子开始增加，制成的部件与其说在金属上接合树脂，不如说是两者形成了一体。如图2所示，乍一看似乎是一整片金属板，而实际上，金属部分被细窄的树脂部分分隔成了三段。整个部件是制成的。
手机外壳看上去为一体，而实际上被细窄的树脂部分隔开成三段。通过嵌入成型在金属上附着树脂后，将金属与树脂一体化后切削，即使刀头经过树脂部分，接合部也不会剥落。
作为NMT今后的发展方向，大成PLAS瞄准的目标之一是与粘合剂并用。NMT本来就是无需粘合剂即可接合的技术，因此乍看之下似乎相互矛盾，但由于粘合剂也是树脂，因此利用NMT可使粘合剂更牢固地附着在金属上。如果是在金属之间以避免电蚀为目的加入绝缘层，并想实现强力接合时，这种并用将是很好的选择。
目前的NMT还需要使熔融树脂进入金属表面的微细坑洞中，因此树脂的流动性必须要高。大成PLAS今后打算将金属表面的坑洞略微加大，使粘度稍大的粘合剂也可进入。“只要能够很好地进入坑洞并凝固，就无需对粘合剂挑剔。不一定非要使用钢专用及铝合金专用的粘合剂。
大成PLAS打算利用相同的原理，致力于碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）与金属之间的粘合剂接合。“CFRP虽具有轻量性，但不与金属连接起来，就成不了部件。金属一侧可利用NMT来接合，因此粘合剂只需优先考虑如何牢固附着在CFRP上即可开发。
日本MEC公司扩大异种材料接合技术的适用材料种类
日本MEC公司扩大了可直接接合树脂与金属的异种材料接合技术“AMALPHA”的适用材料种类。树脂从原来的5种增加到了17种。金属方面除了铝（Al）合金锻造材料之外，还可接合铝合金压铸件。增加了铝合金压铸材料之后，该技术有望快速推广到使用压铸件较多的汽车领域。
日本MEC公司扩大了可直接接合树脂与金属的异种材料接合技术“AMALPHA”的适用材料种类。树脂从原来的5种增加到了17种。金属方面除了铝(Al)合金锻造材料之外，还可接合铝合金压铸件。增加了铝合金压铸材料之后，该技术有望快速推广到使用压铸件较多的汽车领域。
以前可接合的树脂有聚苯硫醚(PPS)、聚酰胺(PA6)、聚醚醚酮(PEEK)、酚醛树脂及环氧树脂5种。此次增加了12种，分别为PA6T、PA66、PA11、PA12、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、液晶聚合物(LCP)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚丙烯(PP)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)。
金属方面以前只有铝合金、不锈钢(SUS)和铜(Cu)3种材料，现在还可接合铝合金压铸材料。此外，MEC公司还确认，AMALPHA技术可直接强力接合钢材与PPS。该公司表示，今后还将确认其他可与钢材接合的树脂种类。
异种材料扩散连接综述
摘要：扩散焊是将两个被连接件紧压在一起置于真空或保护性气体中加热，使两个连接件表面微观凸凹不平处产生塑性变形。从而达到紧密接触，再经保温，原子间相互扩散而形成良好的冶金连接的一种固相焊接方法。本文主要介绍钢-铜异种材料扩散连接的方法过程和特点。 关键词：异种材料；扩散连接；固相焊接 1、引言 扩散连接技术出现于上世纪年代初，这一焊接方法不仅能够获得同种金属和合金的牢固接头，而且能够获得异种金属和合金的牢固接头，尤其是在航空、航天领域利用扩散焊技术可以解决许多新材料的连接问题。随着我国航空技术的发展，扩散焊技术的研究和应用也在不断发展，年代实现了同种金属和合金的扩散焊技术应用，目前我国运用扩散焊技术解决异种材料连接已经在航空产品上得到一定程度的应用[1]。 2、扩散连接技术的原理 扩散连接（diffusion bonding）是指相互接触的表面，在温度和压力的作用下，被连接材料表面相互靠近、相互接触，局部发生塑性变形，经一定时间结合层原子间相互扩散，在接头焊缝中形成了新的扩散反应层，而形成整体可靠的连接过程。为了获得优质的焊接接头，必须保证焊接材料不受空气的影响，扩散焊时需在真空或惰性气体保护介质中进行，目前真空扩散焊应用最多。真空扩散焊是在真空氛围中金属不熔化的条件下通过原子之间的相互扩散并通过原子之间的引力形成新的金属键，从而获得一定强度的焊接接头。薄膜学说、能量学说、位错理论、再结晶理论等这些扩散连接机理非常复杂[2]。 扩散焊分为固相扩散焊和瞬时液相扩散焊，这取决于焊接过程中所加的压力能否使基体材料表面产生塑性变形，例如超塑性成形扩散焊、常规固相扩散焊、热等静压扩散焊等。超塑性成形扩散连接技术是针对在高温下金属材料具有超塑性，且金属材料这种超塑性成形温度与扩散焊加热温度很接近，并在压力较低、温度较高和一定的真空环境氛围中进行。热等静压扩散技术是指从各个方向对待连接材料均匀施加一定压力，在一定温度和真空环境中，通过原子间的相互扩散
咸阳职院技术学院机电工程系毕业论文铜铝异种材料焊接的研究现状 姓名: 陈军波 学号: 081410144 专业名称: 焊接技术及自动化 班级: 高职焊接0801班 指导教师: 岳爱强
目录 摘要 (1) 关键词 (1) 一、铝和铝合金的性质及其焊接性能 (1) 1 .铝的物理性质 (1) 2. 铝合金材料的焊接难点 (2) 3. 铝合金材料焊接的工艺方法 (3) 4.铝合金焊接接头中的裂纹及其特征 (4) 5.铝合金焊接裂纹的防止措施 (5) 二、铜的性质 (7) 1.铜的密度 (7) 2.铜的电阻率 (7) 3.铜的一些基础知识 (8) 4.铜的硬度 (9) 三、铜铝异种材料的各种焊接方法研究现状 (9) 1.熔焊 (9) 2.压焊 (10) 2.1 冷压焊 (10) 2.2 摩擦焊 (10) 2.3 闪光对焊 (11) 2.4 磁力脉冲 (11) 2.5 爆炸焊 (11) 2.6 扩散焊 (12) 3.钎焊 (12) 3.1 硬钎焊 (12) 3.2 软钎焊 (12)
4.搅拌摩擦焊 (13) 4.1 微观组织结构 (13) 4.2 焊接工艺及接头性能 (13) 四、结论 (13) 参考文献 (14)
铜铝异种材料焊接的研究现状 摘要：铝铜接头一般采用压焊、扩散焊、超声波焊、镀覆过渡层气体保护焊等焊接方法,由于设备复杂,生产成本高,生产周期长,限制了这些方法的使用。近几年,铜铝的直接软钎焊成为研究的热点。综述了近年来铜与铝软钎焊在钎焊方法、钎料及钎剂三个方面的技术发展现状。指出铜铝软钎焊的技术优势,铜与铝软钎焊技术应用前景广阔。关键词：焊接工艺；焊接方法；发展前景 一、铝和铝合金的性质及其焊接性能 1 .铝的物理性质 铝是银白色的轻金属，较软，密度2.7g/cm3，熔点660.4℃，沸点2467℃，铝和铝的合金具有许多优良的物理性质，得到了非常广泛的应用。 铝对光的反射性能良好，反射紫外线比银还强，铝越纯，它的反射能力越好，常用真空镀铝膜的方法来制得高质量的反射镜。真空镀铝膜和多晶硅薄膜结合，就成为便宜轻巧的太阳能电池材料。铝粉能保持银白色的光泽，常用来制作涂料，俗称银粉。 纯铝的导电性很好，仅次于银、铜，在电力工业上它可以代替部分铜作导线和电缆。铝是热的良导体，在工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和民用炊具等。 铝有良好的延展性，能够抽成细丝，轧制成各种铝制品，还可制成薄于0.01mm的铝箔，广泛地用于包装香烟、糖果等。 铝合金具有某些比纯铝更优良的性能，从而大大拓宽了铝的应用范围。例如，纯铝较软，当铝中加入一定量的铜、镁、锰等金属，强度可以大大提高，几乎相当于钢材，且密度较小，不易锈蚀，广泛用于飞机、汽车、火车、船舶、人造卫星、火箭的制造。当温度降到-196℃时，有的钢脆如玻璃，而有些铝合金的强度
异种材料焊接存在的八大问题 随着现代工业的发展和科学技术的进步，对焊接构件的性能提出了更高、更苛刻的要求，往往除通常的力学性能之外，还有如高温强度、耐磨性、耐蚀性、低温韧性、抗辐照性、磁性、导电性、导热性以及熔点等多方面的性能，在这种情况下，单靠任何一种金属材料都不可能完全满足使用要求，即使可能有某种金属相对比较理想一些，也常常由于十分稀贵而不能在工程实际中应用。现代焊接技术已经可以将具有不同性能的异种金属牢固地接合起来，既能满足各种性能要求，又可节约贵重金属，降低成本，做到“物尽其用”，因而日益受到人们的重视，并正在航天、航空、石油化工、电站锅炉、机械电子、造船及其他一些领域获得越来越广泛地应用。 异种金属是指那些不同元素的金属（如铝、铜等）或从冶金现点来看性质，如物理性能、化学性能等有显著差异的某些以相同基本金属形成的合金（如碳钢、不锈钢等）。它们可以用作母材、填充金属或焊缝金属。异种材料的焊接，是指两种或两种以上的不同材料（指化学成分、金相组织及性能等不同）在一定工艺条件下进行焊接加工的过程。在异种金属的焊接中，最常见的是异种钢焊接，其次是异种有色金属焊接和钢与有色金属的焊接。从接头形式看来也有三种基本情况，即两种不同金属母材的接头，母材金属相同而填充金属不同的接头（如用奥氏体焊接材料焊接中碳调质钢的接头等），以及复合金属板的焊接接头等。
异种材料的焊接 把不同的两种金属焊接在一起时，必定会产生一层性能和组织与母材不同的过渡层。由于异种金属在元素性质、物理性能、化学性能等方而有显著差异，与同种材料的焊接相比，异种材料的焊接无论从焊接机理和操作技术上都比同种材料要复杂得多。 异种材料焊接中存在的主要问题如下： 1、异种材料的熔点相差越大，越难进行焊接。 这是因为熔点低的材料达到熔化状态时，熔点高的材料仍呈固体状态，这时已经熔化的材料容易渗入过热区的晶界，会造成低熔点材料的流失、合金元素烧损或蒸发，使焊接接头难以焊合。例如焊接铁与铅时（熔点相差很大），不仅两种材料在固态时不能相互溶解，而且在液态时彼此之间也不能相互溶解，液态金属呈层状分布，冷却后各自单独进行结晶。 2、异种材料的线膨胀系数相差越大，越难进行焊接。 线膨胀系数越大的材料，热膨胀率越大，冷却时收缩也越大，熔池结晶时会产生很大的焊接应力。这种焊接应力不易消除，结果会产生很大的焊接变形。由于焊缝两侧材料承受的应力状态不同，容易导致焊缝及热影响区产生裂纹，甚至导致焊缝金属与母材的剥离。 3、异种材料的热导率和比热容相差越大，越难进行焊接。 材料的热导率和比热容会使焊缝金属的结晶条件变坏，晶粒严重粗化，并影响难熔金属的润湿性能。因此，应选用强力热源进行焊接，焊接时热源的位置要偏向导热性能好的母材一侧。 4、异种材料的电磁性相差越大，越难进行焊接。 因为材料的电磁性相差越大，焊接电弧越不稳定，焊缝越差。 5、异种材料之间形成的金属间化合物越多，越难进行焊接。 由于金属间化合物具有较大的脆性，容易导致焊缝产生裂纹、甚至断裂。
异种金属连接工艺的研究现状 摘要 近年来采用钢与铝异种金属连接结构的产品越来越多，采用钢铝异种金属焊接可以减轻结构部件的重量，实现轻量化。但钢铝焊接时易出现裂纹、金属间化合物等，严重影响了焊接接头质量。笔者阐述了近年来国内外钢铝异种金属之间各种焊接工艺的研究现状，认为激光熔-钎焊方法既易于控制焊接热输入，又能较好的控制钢铝金属间脆性物质层，是一种实现钢与铝异种金属连接的具有前景的工艺。 钢/ 铝异种金属的压焊： M . Kut suna等采用激光滚压焊来焊接镀锌钢和6000铝合金，发现当焊接 速度变化时，化合物层厚度减小，界面热循环的改变对金属间脆性物质层 的形成产生影响。压轮可以实现钢板与铝合金板的良好接触，实现热量从 钢板向铝板快速传递。金属间脆性物质层主要成分为脆性物质FeAl。当金 属间化合物层的厚度小于10μm 时，样品断裂在镀锌钢的基体金属中。 钢/ 铝异种金属的熔-钎焊： 法国第戎大学Al exandr eM at hi eu等采用激光熔-钎焊得到了镀锌低碳钢与铝合金的搭接接头，采用直径1. 6m m锌基焊丝，30% Ar+70% H e混合气体保护。这种方法在不采用焊剂情况下获得金属间化合物厚度＜15μm 的接头,是一种环保型焊接方法。激光把钢材加热到熔点以下的温度，通过热传导将热量传递给钢材之下的铝合金并使其熔化。熔-钎焊接头由两部分组成：一是铝侧的熔焊接头，二是钢板侧的钎焊接头。钎焊时材料局部熔化限制金属间化合物的生长，接头最薄弱环节在低碳钢熔合区。接头强度不仅与金属间化合物有关，还与焊缝形状、润湿角等几何参数有关。 钢/ 铝异种金属的钎焊： Roul i n等用Al -12Si 共晶钎料和氟化物钎剂K3Al F6-KAl F4在600℃温度 下炉中钎焊铝和不锈钢，发现接头界面存在两个不同反应层FeSi Al和FeAl, 并且金属间化合物层的厚度随着保温时间的延长而增大，接头最大剪切强 度为21M Pa；钎料中硅元素具有抑制金属间化合物生成的作用。 磁脉冲焊： Kwang－Jin Lee 等人对1．0mm 的低碳钢和1．2mm的铝合金(A6111－T4)进行了磁脉冲焊的研究，并取得较好的焊接结果。焊接接头性能良好的原因是在钢和铝合金之间形成了一个多相组织的界面层，该界面层包括细小的铝晶粒、细小的钢－铝化合物微粒和界面附近很薄的加工硬化层。 钢/ 铝异种金属的熔焊： G. Si erra等采用激光深熔焊接对6000铝合金和低碳钢进行搭接，钢放置于铝合金之上。试验表明当钢在铝合金中的穿透深度限制在500μm 以下时，可得到无缺陷的焊缝。焊缝中出现少量金属间化合物以及由富铝化合物形成的白色熔质带。焊接接头的脆性物质主要位于焊缝和铝合金界面处,其中包含厚度在5~20μm 之间的FeAl和FeAl 。
研究界面行为的必要性： 分析连接接头的形成机制阐明连接接头的形成原理保证提高连接质量 在气体吸附层之下为3--4nm厚的氧化膜层，常由氧化物的水合物、氢氧化物和碱式碳酸盐等成分组成 润湿：是指液体与固体接触后造成体系（固体+液体）自由能降低的过程。 ?浸湿（浸渍润湿）沾湿（附着润湿）铺展润湿 PA=2σ/r 可见附加压力与表面张力成正比,与界面曲率半径成反比。 钎缝不致密性缺陷：钎缝中的夹气、夹渣、夹气夹渣、气孔和未钎透等。 直接测量接触角的困难和不精确性,所以在工程上还经常采用测量铺展面积、润湿时间和润湿力等方法。 影响钎料润湿性的因素：热力学观点来看,界面张力即比表面自由焓,它与各相的物性、成份、温度有关,所以润湿角必然受这些因素的影响。从动力学观点来看,润湿角必然受时间的影响。 第二章 推动力：浓度梯度（化学位梯度) 分类：一是母材向液态钎料中的溶解；二是钎料组分向固态母材中的扩散 般可将扩散现象可以分成自扩散和互扩散两类。互扩散还可以分成“原子扩散”和“反应扩散”两类 ●按照扩散优先发生的部位来划分，又可分为晶内扩散（体扩散）晶界扩 散表面扩散晶格内面扩散（网格状扩散）选择性扩散 激活能的值取决于物质本质、晶体点阵类型、激活原子种类等 扩散系数D在扩散过程中并非常数，它与晶体结构、原子尺寸、合金成份、温度等因素有关 一般有如下这些机制：空位扩散机制换位扩散机制间隙扩散机制位错扩散机制晶界扩散机制表面扩散机制 影响因素：扩散温度、基体金属的性质、扩散元素的性质、扩散元素的浓度、合金元素、晶格类型、固溶体类型、晶体缺陷、磁性转变、其他因素. 钎料组分的扩散量与浓度梯度、扩散系数、扩散时间和扩散面积有关 钎缝的成份和组织常常是不均匀的，一般由三个区域组成(见右图)，即：母材上
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/a017462047.html, 浅析异种金属材料物理性质对焊接的影响 作者：花雷生 来源：《中国高新技术企业》2016年第08期 摘要：异种的金属材料由于其物理性的不同对焊接的结果会产生不同的影响。在实际的工程焊接中，异种金属焊接的需求非常多，根据焊接金属材料的不同可以将焊接分为异种钢材料焊接、异种有色金属焊接、钢材料与有色金属的焊接。鉴于异种金属对焊接的影响，在进行异种金属的焊接过程中通常需要注意一些事项，文章对此进行了研究。 关键词：异种金属材料；物理性质；焊接质量；相溶性；焊接工艺文献标识码：A 中图分类号：TG453 文章编号：1009-2374（2016）08-0061-02 DOI：10.13535/https://www.doczj.com/doc/a017462047.html,ki.11-4406/n.2016.08.032 异种金属材料焊接指的是两种或者多种金属材料进行的焊接工作，最为常见的是铜和铝的焊接。除了金属的物理性质不同，对同种金属材料而言，同种材料的不同种性质的存在，比如钢材料的Q235和16Mn焊接，物理性质的不同使得同种金属在焊接时也要采用不同的焊接技术，只有这样才会保障焊接的质量。 1 金属的物理性质不同对焊接的影响 1.1 金属的熔点 在两种金属焊接的过程中，要将两种金属融化。假如这两种金属的熔点相差较小，都在100℃之内的话，焊接就非常容易；但是如果金属的熔点相差很大，比如一种金属的熔点在100℃之内，另一种金属的熔点在100℃以上或是两种金属熔点温度差在100℃以上，在焊接的时候就会出现这样的情况：熔点温度低的金属在加热的过程中熔化成液体，而熔点高的金属由于没有达到熔点就没有熔合；熔点高的金属在焊接过程中会出现凝固收缩情况，对部分凝固的金属形成压力，导致在焊接的过程中出现裂缝。 1.2 热导率和比热容的差异 不同种金属的热导率和比热容存在着差异，当两种金属的热导率和比热容差异比较大的时候，会出现热输入不平衡的情况。在焊接的过程中金属熔化的不均匀，导致焊接的缝隙出现变化，两侧金属的结晶情况也会发生转变。比如热导率比较高的金属在焊接的过程中容易受到热的影响，在冷却的过程中也会迅速发生冷却出现淬硬现象，而热导率较低的金属在焊接的过程中会出现过热的情况。 1.3 线膨胀系数
西安理工大学 研究生课程论文/研究报告 课程名称：扩散与固态相变 课程代号： 任课教师：赵康 论文/研究报告题目：扩散连接技术在异种材料连接中的运用 完成日期：2012 年10 月30 日 学科： 学号：1208050417 姓名：刘明志 成绩：
扩散连接技术在异种材料连接中的运用 摘要：近年来，新材料在生产中的应用，经常遇到这些材料本身或与其他材料的连接问题。一些新材料如陶瓷、金属间化合物、非晶态材料及单晶合金等的可焊性差，用传统熔焊方法，很难实现可靠的连接。随着技术的发展，一些特殊的高性能构件的制造，往往要求把性能差别较大的异种材料，如金属与陶瓷、铝与钢、钛与钢、金属与玻璃等连接在一起，这也是传统熔焊方法难以实现的，现在不但要连接金属，而且要连接非金属，或金属与非金属。因此，连接所涉及的范围远远超出传统熔焊的概念。为了适应这种要求，近年来作为固相连接的方法之一扩散连接技术引起人们的重视，成为连接领域新的研究热点，正在飞速发展。本文主要介绍了扩散连接技术的原理以及影响扩散连接性能的诸因素，为分析研究具体的异种材料的扩散连接提供理论依据。 关键词：扩散连接、固相扩散、瞬时液相扩散、中间层 扩散连接是在一定的温度和压力下，经过一定时间，连接界面原子间相互扩散，实现的可靠连接。 1扩散连接方法特点 1）扩散连接的优点主要有：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；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；可以实现难焊材料的连接，对于塑性差或熔点高的同种材料、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；精度高，变形小，精密接合；可以进行大面积板及圆柱的连接；采用中间层可减少残余应力。 2）扩散连接的缺点：无法进行连续式批量生产；时间长，成本高；接合表面要求严格；设备一次性投资较大，且连接工件的尺寸受到设备的限制。 3）扩散连接的分类：
第17卷第6期2003年12月 华 东 船 舶 工 业 学 院 学 报(自然科学版) Journal of East China Shipbuilding Institute(Natural Science Edition) Vo1117No16 Dec.2003 文章编号:1006-1088(2003)06-0042-06 瞬间液相扩散连接过程数值模拟的研究进展 初雅杰,翟建广,邹家生,陈 铮 (华东船舶工业学院材料与环境工程系,江苏镇江212003) 摘 要:综述了近年来国内外关于瞬间液相扩散连接数值模拟的研究现状,内容涉及了异种材料接头 元素的扩散与反应层形成的模拟,接头变形与应力行为的模拟,并提出了要解决的问题,为今后的研究 提供了一定的借鉴。 关键词:瞬间液相连接;数值模拟;元素扩散;残余应力 中图分类号:TG453 文献标识码:A Progress of the R esearch in the Area of Numerical Simulation of T ransient Liquid Phase Diff usion Bonding CHU Y a2jie,ZHA I Jian2guang,ZO U Jia2sheng,CH EN Zheng (Dept.of Material and Environment Eng.,East China Shipbuilding Institute,Zhenjiang Jiangsu212003,China) Abstract:Reviews the present progress in numerical simulation of transient liquid phase diffusion bonding in recent years.The simulation of element diffusion and formation of reaction layers are discussed in detail. At the same time the simulation of residual stress of the bonding is involved.The problems to be solved are pointed out.It could be useful for the future research. K ey w ords:transient liquid phase bonding;numerical simulation;element diffusion;residual stress 0 引 言 近年来,随着高温合金、陶瓷、复合材料等新材料的迅速发展,这些新材料的连接技术也越来越引起人们的关注。虽然活性钎焊和固相扩散连接以各自的优点成为近年来新材料连接领域的研究热点,但这两种连接方法均有一定的局限性。Peaslee和Boam于1952年首次提出了瞬间液相扩散连接(Tran2 sient Liquid Phase Diffusion Bonding,简称TL P扩散连接)方法[1]。1974年,Duvall成功地进行了Ni基耐热合金的TL P扩散连接,随后TL P扩散连接方法在航空航天等领域得到了广泛的应用。但是由于TL P扩散连接涉及材料、扩散、相变、界面反应、接头应力应变等方面,工艺参数多,虽然已进行了大量的实验研究,但对各种材料的连接机理认识尚不深入[2～4]。一般认为,瞬间液相扩散连接过程的完成受中间层成分、厚度以及保温温度等因素的控制,元素的扩散起主要的作用,由于元素扩散是一个极缓慢的过程,实际构件中接合面间隙又并非一致,因此,为焊接一定的材料,从中间层合金元素的选择、成分的设计到最佳焊接工艺的确定,是一项工作量极大的工作,人们常使用计算机模拟瞬间液相扩散连接收稿日期:2003-04-11 基金项目:江苏省自然科学基金项目(B K2002602) 作者简介:初雅杰(1979-),男,山东烟台人,华东船舶工业学院硕士研究生。
异种金属激光焊接关键问题研究 现代工程结构要求对异种金属材料进行焊接。激光焊接具有密度高、焊缝深宽比大、热影响区窄以及变形小等特点，成为异种金属材料焊接的有效方法。异种金属激光焊接过程包含多种效应，机制复杂。比如，材料性能差异对焊缝微观组织与宏观性能的影响；焊接熔池的形成、演化机制；熔池凝固过程焊接缺陷及残余应力形成等。围绕异种金属激光焊接过程中的关键问题，国内外开展了诸多研究工作，对此进行了全面阐述。在此基础上，指出异种金属材料激光焊接研究中的不足及发展方向。 1 引言 异种金属材料焊接是解决构件同时满足多方面性能要求的有效途径。焊接方法有多种，比如氩弧焊(TIG)、电阻焊、摩擦焊、电子束焊以及激光焊等。与其他焊接方法相比，激光焊具有热源密度集中、焊缝深宽比大、热影响区小、可控性好等特点，而且相对电子束焊，激光焊接气压要求低，通常不需要真空环境。异种金属激光焊接始于20世纪70年代，目前成为航空航天、船舶制造、汽车制造诸领域重要的先进制造技术之一。 异种金属激光焊接过程包含多种物理效应。具体表现为：金属材料对激光的吸收；激光材料相互作用引起的材料相变；能量与动量的传递与转换；光致等离子体对激光的散射与吸收；熔池形成及演化；匙孔(keyhole)效应以及熔池凝固等。从复杂物理现象中提取科学问题，并对这些科学问题开展研究工作具有重大意义。 2 异种金属激光焊接关键问题 异种材料激光焊接机制复杂。比如，焊接材料热物性随温度变化差异；异种金属对于激光的吸收率差异及其随温度变化特性；熔池形成及演化机制；凝固过程焊缝熔化区与热影响区组织演化；激光焊接接头缺陷的形成、焊接残余应力与变形产生等。但其关键问题可归结为材料性能差异对焊缝微观组织与宏观性能的影响；焊接熔池的形成、演化机制和熔池凝固过程焊接缺陷及残余应力形成。 2.1 材料性能差异对焊接接头微观组织与宏观性能的影响 异种金属材料具有热物性差异（常见金属热物性见表1所示），这种差异是影响焊接过程的最主要因素。具体表现为：异种材料熔点不同，熔点低的材料达到熔化状态时，熔点高的材料仍呈固体状态，这时已经熔化的材料容易渗入过热区的晶界，造成低熔点材料的流失、合金元素烧损或蒸发，使焊缝的化学成分发生变化，力学性能难以控制，尤其是焊接异种有色金属时更为显著。异种材料线膨胀系数差异导致熔池结晶时产整较大焊接应力与焊接变形，由于焊缝两侧材料承受的应力状态不同，容易导致焊缝及热影响区产生裂纹，甚至导致焊缝金属与母材的剥离。材料的热导率和比热容差异使焊缝金属的结晶条件变坏，晶粒严重粗化，并影响难熔金属的润湿性能。异种材料焊接时易产生金属间化合搦，同时会发生组织变化，导致焊接接头力学性能下降，尤其是热影响区容易产生裂纹，甚至发生断裂。向时，材料膨胀系数、热导率和比热容等热物性参数随温度变化而变化，导致异种材料激光焊接过程更加复杂。 表1 部分常用金属热物性参数（室温） 点击图片查看大图
一、15CrMo材料之间的焊接 1．焊材选用：焊丝为H13CrMo，直径为ф2.5mm，焊条为E5515—B2，直径为ф2.5—3.2mm即热307，钨极为钍钨极或铈钨极，直径为ф2.4mm。 2．15CrMo属珠光体耐热钢，为确保焊接质量，采用手工钨极氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面。 3．坡口形式：V型坡口，约60—65°，坡口钝边为1—1.5mm，对口间隙为2—2.5mm。 4．编制焊接工艺卡，由现场技术负责人根据焊接工艺评定覆盖的范围和相应的项目编制焊接工艺卡，焊工根据工艺卡按程序进行组对→预热→点固焊→打底焊→填充焊→层间清理→盖面焊→热处理→X射线探伤 5．预热温度为150—250℃，层间温度不低于预热温度，焊后用岩棉被包扎，进行缓冷。 二、15CrMo与Q235—B 之间的异种钢材焊接 1．坡口和钝边同上。 2．预热时只预热15CrMo一端（150—250℃）。 3．焊丝选用H13CrMo，焊条为热307。 三、15CrMo与20# 之间的焊接 1．焊丝为H13CrMo，焊条为热307。 2．只预热15CrMo一端。 四、15CrMo与0Cr18Ni9之间的焊接
1．焊丝选择H0Cr21Ni10，焊条选择奥302。 3．只预热15CrMo一端。 五、0Cr18Ni9与0Cr18Ni9之间的焊接： 1．焊丝选用H0Cr21Ni10，焊条选用奥132。 六、焊接 1．焊工必须持锅炉压力容器合格证且合格证是Ws/D2—16J、17J，和Ws/D4—16J、17J方可参加以上钢材的焊接。 2．焊接时管内充氩保护，氩气流量为8—10L/min，用可溶纸贴在坡口内两侧50—100mm内，节约氩气。 3．焊条严格按说明书进行烘干，焊工配备保温箱，随取随用，且焊条烘烤次数不得超过两次。 七、焊后热处理 1．15CrMo焊后热处理≥10mm，温度为650—700℃。 八、焊缝返修 1．返修时采用与正式工程相同的焊接工艺，且取预热温度的上限，预热范围也应适当扩大。 2．同一部位的返修次数不应超过两次，若超过返修次数应分析原因，制定措施，并经单位项目技术负责人批准。 3．返修部位、次数及检验结果均要记入标有焊缝位置的单线图中。
Welding Technology Vol．39No．9Sep.2010 0引言 磁约束核聚变堆试验装置是获得受控热核聚变能的主要装置之一，而偏滤器则是现代磁约束核聚变堆试验装置一个非常重要的组成部分［1］。偏滤器的主要功能是有效地屏蔽来自器壁的杂质，减少对中心等离子体的污染，排出来自中心等离子体的粒子流和热流以及核聚变反应过程中所产生的氦灰。偏滤器是构成高温等离子体与材料直接接触的过渡区域：一面是温度高达几亿度的等离子体，另一面是通常的固体材料。随着磁约束核聚变堆试验装置如EAST （Experimental Advanced Superconducting Tokamak），ITER（International Thermonuclear Experimental Reactor），DEMO（Demonstration Power Plant）等的不断发展，偏滤器已从水冷型向氦冷型发展，相应的偏滤器材料也在不断发展［2］。 图1是ITER装置和DEMO装置的偏滤器部件结构示意图［3］，偏滤器部件主要包括面向等离子体材料、热沉材料和结构材料，不同类型的偏滤器部件其主要组成部分有所不同。由于钨及其合金材料具有高的熔点、低的蒸气压和低的溅射腐蚀率，故被认为是最有前景的面向等离子体材料，且全钨面向等离子体材料已经通过ASDEX Upgrade测试［4］；随着聚变试验装置中工作温度不断提高，冷却系统由水冷向氦冷型发展，相应的热沉材料由ITER，EAST等装置中的铜及其合金材料发展到DEMO等装置中的钨及其合金、低活化钢材料；未来的聚变装置将产生大量的中子辐照（约14MeV），结构材料将由不锈钢发展到低活化钢、ODS钢（Oxide Dispersion Strengthen Steel）。 然而，要想组成一个完整的偏滤器部件，这些材 ·专题综述· 文章编号：1002－025X(2010)09-0003-05 偏滤器中钨与异种材料的连接技术研究进展 郭双全1，冯云彪1，燕青芝2，黎健2 （1.西南交通大学材料科学与工程学院，四川成都610031；2.北京科技大学核材料研究所，北京100083） 摘要：偏滤器是现代磁约束核聚变堆试验装置中一个非常重要的部件，其中面向等离子体材料、热沉材料和结构材料之间物理性能差异大的异种材料的连接是一个技术难题。电子束焊接技术、钎焊技术、热等静压技术、烧结－熔渗法、铸造技术、涂层技术等连接技术用于钨与铜、钨与钢的连接，功能梯度材料和中间过渡层的使用有效降低了连接部件的热应力。本文对水冷和氦冷2种偏滤器中钨及其合金材料与铜、低活化钢的连接技术进行了评述和展望。 关键词：核聚变；偏滤器；钨与铜；钨与钢；连接；评述和展望 中图分类号：TG457.19文献标志码：A 收稿日期：2010-06-25 基金项目：国际热核聚变实验堆（ITER）计划专项（2010GB109000 ） 3
第27卷 第2期2006年2月 焊接学报 TRANS ACTI O NS OF THE CH I N A W ELD I N G I N STI T UTI O N Vol .27 No .2 February 2006 TP304H /12C r1MoV 异种钢管的瞬时液相扩散连接 井晓天1 , 陈思杰 1,2 , 卢俊峰1, 李辛庚 3 (1.西安理工大学材料科学与工程学院,西安 710048;2.河南理工大学材料科学与工程 学院,河南焦作 454000;3.山东电力研究院,济南 250002) 摘 要:用Fe N i CrSi B (A )合金作中间层,氩气保护,对12Cr1MoV 珠光体耐热钢和 TP304H 奥氏体不锈钢管进行了瞬时液相扩散连接。用正交试验的方法研究了工艺参 数对接头组织和性能的影响,分析了T LP 连接接头的显微组织、断口形貌、力学性能和元素分布,确定出了合适的连接工艺参数。研究结果表明,连接温度1240℃,等温凝固时间3m in,压力4MPa 时,接头的强度最高达到590MPa,其断口呈韧性断裂特征。关键词:TP304H /12Cr1MoV;异种钢管;瞬时液相连接;显微组织 中图分类号:TG151.1 文献标识码:A 文章编号:0253-360X (2006)02-97-05 井晓天 0 序 言 火力发电机组随着各个部位工作温度的不同, 相应地使用了不同化学成分和组织结构的钢材,因此必然会遇到异种钢的焊接问题。其中许多部件及管道采用了12Cr1MoV 耐热钢与TP304H 不锈钢的异种钢接头。12Cr1MoV 钢热强性和持久塑性较高,由于碳及合金元素含量较多,淬硬敏感性较大,在焊件刚性及接头应力较大时,易产生冷裂纹。TP304H 是经固溶处理后供货的,其组织为单相奥氏体,具有高的抗蚀性、抗蠕变性和综合力学性能;但在450～850℃温度区间长时间停留,易发生晶间腐蚀。12Cr1Mo V 与TP304H 焊接时,因接头化学成分的不均匀导致组织的不均匀,从而最终影响到接头的持久强度。同时,在熔焊过程中,焊缝容易出现硬脆的马氏体组织,珠光体侧冷裂纹倾向较大。另外,由于两种钢的线膨胀系数相差很大,焊接时会产生较大的残余应力,在循环温度下工作时,容易产生 疲劳裂纹[1] 。瞬时液相扩散连接(简称T LP )是一 种先进的连接技术[2] ,主要是针对沉淀硬化合金开发的。液相扩散焊接头强度高、没有明显的界面和焊接物残留。其特点是焊接温度低,母材不熔化,可焊接异种材料,变形小,强度接近母材,高温性能好, 设备投资及焊接成本远低于高能束焊(激光焊、电子束焊)。目前,液相扩散连接已不仅局限于原先的镍基超耐热合金焊接领域,特别是在新材料(如先进陶瓷,复合材料,氧化物弥散强化耐热合金)的 制备、连接、修复等方面潜力很大[3～6] 。根据异种钢连接的实际需要,作者研究了12Cr1MoV 与TP304H 的T LP 扩散连接工艺。 1 试验材料和方法 T LP 焊接试验在瞬时液相扩散焊机上进行,采 用高频感应加热,氩气保护,压力设定为4～15MPa 。力学性能试验机采用W ES -600W 万能试验机,拉伸试验按国家标准G B 2651-89《焊接接头拉伸试验方法》进行,弯曲试验按国家标准G B 2653-89《焊接接头弯曲及压扁试验方法》进行。接头合格的标准为拉伸试验在母材断裂,面弯和背弯的弯曲角180°。并对试样及断口用光学显微镜OM 、扫描电镜SE M 和电子能谱EPS 进行金相、形貌及微区成分分析。试验材料为12Cr1MoV 和TP304H 钢管,试样连接端面精车。钢管的化学成分及试验中间层成分见表1,钢管规格和力学性能见表2。正交试验采用3因素3水平(见表3)。 表1 12C r1MoV 、TP304H 钢管和非晶中间层的化学成分(质量分数,%) Tab l e1 C hem i ca l com po s iti o n s o f 12C r1MoV /TP304H s tee l a nd i n se rti ng m e ta l 钢种 C Si Mn P S N i Cr Mo V B Fe 12Cr1MoV 0.120.200.550.0350.0350.10 1.100.30 0.23 —其余TP304H 0.11 0.29 1.12 0.023 0.022 9.9818.73——— 其余FeN i CrSi B (A ) —6～11 ——— 28～32 1-5 —— 6-10其余 收稿日期:2004-11-27
异种金属材料焊接接头常识 一、异种金属材料焊接接头的特点 异种金属材料焊接接头和同种金属材料焊接接头的本质差异和特点，在于熔敷金属两侧焊接热影响区和母材有如下诸方面的不均匀性。 1、化学成分的不均匀性 异种金属焊接时，由于焊缝两侧的金属和焊缝的合金成分有明显的差别。随着焊缝形状、母材厚度、焊条药皮或焊剂、保护气体种类的不同，焊接熔池的行为也不一样。因而，母材的熔化量也将随之而不同。熔敷金属与母材熔化区的化学成分由于相互稀释也将发生变化。由此可见，异种金属焊接接头各区域化学成分的不均匀程度，不仅取决于母材和填充材料各自的原始成分，同时也随焊接工艺而变化。例如异种金属施焊时所用的焊接电流要尽量小，熔深要浅则受稀释的影响就小。 2、组织的不均匀性 由于焊接热循环的作用，焊接接头各区域的组织也不同，而且，往往在局部的地方出现相当复杂的组织结构。根据舍夫勒组织图（见图1）和稀释率（见图2）可以确定异种金属焊接接头中焊缝区的组织结构。组织的不均匀性，决定于母材和填充材料的化学成分，同时也与焊接方法、焊道层次、焊接工艺以及焊后热处理过程有关。若能在工艺上适当调整，可以使焊接接头的组织不均匀程度得到一定的改善。
其中，θ按下式计算： 式中，B——填充材料的熔入量（用焊缝中填充材料熔化的截面面积表示）；A——母材的熔入量，同样用焊缝中母材熔化的截面面积表示，A=A1+A2；A1、A2——分别为母材1、2熔入的截面面积。 3、性能的不均匀性 焊接接头各区域化学成分和组织的差异，带来了焊接接头力学性能的不同，沿接头各区域的室温强度、硬度、塑性、韧性都有很大的差别。有时在3～5个晶粒的范围内，显微硬度出现成倍的变化；在焊缝两侧的热影响区，其冲击值甚至有几倍之差。高温下的蠕变极限和持久强度也会因成分和组织的不同，相差极为悬殊。 物理性能对焊接接头影响最大的因素有热膨胀系数和热导率，它们的差异很大程度上决定着焊接接头在高温下的使用性能。 4、应力场分布的不均匀性
《压焊方法及设备》结课论文扩散连接的原理及应用 000 黑龙江工程学院 2013年6月1日
压力焊结课论文 扩散连接的原理及应用 姓名：000 学号：00000000 学科：材料科学与工程1 院系：材料与化学工程 任课老师：000 日期：2013年6月1日
摘要 随着科技的发展，新材料在我们的生活中应用而生，就此我们遇到了一些同种经或异种材料的连接问题。一些新材料如陶瓷、金属间化合物非晶态材料及单晶合金等的可焊性差，用传统焊接方法，很难实现可靠的连接。在技术发展的同时，我们需要将一些用于特殊的高性能构件的制造的同种或异种材料连接到一起。如异种金属材料、陶瓷、金属间化合物、非晶态及单晶合金、玻璃等性能差别较大的异种材料，连接这些材料时，用我们以往的传统焊接方法是难以实现的，现在不但要连接金属，而且要连接非金属，或金属与非金属等等。因此，连接所涉及的范围远远超出传统焊接的概念。为了适应这种要求，近年来作为固相连接的方法之一的扩散连接技术引起人们的重视，成为连接领域新的研究热点，正在快速发展。本文主要将介绍扩散连接技术的原理及应用。 关键词：扩散连接、固相扩散、液相扩散、超塑性、中间层。
目录 摘要 (1) 目录 (2) 第1章绪论 (3) 1.1课题研究的背景及其意义 (3) 第2章扩散连接 (4) 2.1扩散连接及分类 (4) 2.2扩散连接的原理 (4) 2.2.1固态扩散连接 (4) 2.2.2液态扩散连接 (5) 2.2.3超塑成形扩散连接 (6) 2.2.4扩散连接的工艺特点 (6) 第3章扩散连接的实际应用 (7) 结论 (7) 参考文献 (8)
第8章异种材料的焊接 本章教学目的： 1．了解异种材料焊接存在的问题和特点 2．掌握异种钢的焊接 本章课时安排：2H 本章重点难点：异种钢的焊接 现代工程结构中不仅需要对大量的同种材料进行焊接，也需要对相当数量的异种材料进行焊接。采用异种材料制造的焊接结构，不仅能满足不同工作条件对材质提出的不同要求，而且可节约大量的优质贵重材料，降低成本，充分发挥不同材料的性能优势。近年来，异种材料焊接结构在机械、化工、电力及核工业等行业得到广泛应用，对异种材料的焊接也越来越受到重视。异种材料焊接的种类很多，本章主要阐述异种钢和典型的异种有色金属焊接的基本概念。 第1节异种材料的分类、组合及焊接性特点 一、异种材料的分类、组合 材料种类繁多，性能各异，按工程实际需要，异种材料的分类和组合在工程中是多种多样的。从材料角度看，异种材料焊接的分类和组合主要包括三大类： 1. 不同金属材料之间的组合 （1）异种钢铁材料的组合，又称为异种黑色金属的组合，如珠光体钢与奥氏体钢的焊接等。 （2）钢铁材料与有色金属的组合。如钢与铝的焊接等。 （3）异种有色金属的组合。如铜与铝的焊接等。 （4）金属材料与非金属材料的组合。如钢与石墨、金属与陶瓷。 2. 不同组织或合金系的异种钢焊接构件 各种类型的钢铁材料是现代工业中应用最广泛的金属材料，工程结构中应用较多的是不同金相组织的异种钢焊接，这类结构件主要分以下两种情况：（1）母材金相组织相同，但焊缝金属与母材基体合金系及组织性能不同的异种
钢焊接构件，例如1Cr18Ni9Ti与高镍奥氏体钢之间的焊接结构件。 （2）母材金相组织不同的异种钢组合。最常见的有珠光体钢与铬镍奥氏体钢、珠光体钢与高铬铁素体钢的焊接结构件等。 3. 不同用途的异种材料焊接构件 （1）用于耐磨的异种金属组合。如高碳钢、各种合金钢、超合金、碳化钨等硬质合金，这些材料主要用于制造建筑机械、发动机、炼钢机械、刀具等。 （2）用于耐热的异种金属组合。如铬钼钢、不锈钢、耐热钢、镍基合金等各种耐热超合金、复合材料、金属间化合物等。这些材料主要用于制造锅炉、发动机、炼钢、各种机械、汽轮机、核电站等。 （3）用于耐腐蚀的异种金属组合。如各种不锈钢、镍基合金、铝等。这些材料主要用于制造石油化工、轻工、原子能、海洋工程装备及医疗器械等。 （4）用于减轻装备重量的异种金属组合。如钛、铝、镁及其合金等，主要用于航空航天、运载火箭、导弹、运输设备等。 （5）提高电磁性能的异种金属组合。如银、铜、铍及其合金等，主要用于制造电器、计算机、电子工业零件等。 二、异种材料的焊接性特点 异种材料的焊接性取决于两种材料的组织结构、物理化学性能等，两种材料的这些性能差异越大，焊接性越差。 1. 异种材料焊接存在的问题 异种材料的焊接与同种材料焊接相比，有很大的不同，前者一般要比同种材料焊接困难。异种材料焊接时，因为材料的物理、化学性能及化学成分等有显著差异，从焊接性和操作技术上都比同种材料难焊。异种材料焊接时，存在如下主要问题：（1）异种材料之间不能形成合金。如焊接铁与铅时，不仅两种材料在固态时不能相互溶解，而且在液态时彼此之间也不能相互溶解，液态金属呈层状分布，冷却后各自单独进行结晶。在这类异种材料的结合部位，不能形成任何中间相结构。 （2）异种材料的热膨胀系数不同，容易引起热应力，而且这种热应力不易消除，结果会产生很大的焊接变形。 （3）异种材料焊接过程中，由于金相组织的变化或新生成的组织，都可使焊接
重庆理工大学 本科生毕业设计（论文）文献综述 论文题目：钛合金与不锈钢的瞬间液相扩散连接 学院：材料科学与工程学院 专业：焊接技术与工程 姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：2015年1月20日
瞬间液相扩散连接( TLP-DB) 方法以其独有的性能优势, 在先进材料连接 领域得到广泛的重视和应用。综述了瞬间液相扩散焊中接触熔化、液相均匀化、等温凝固以及固相成分均匀化阶段的理论模型及发展状况,并对现有模型进行了分析和讨论。 随着材料科学的发展，新材料不断涌现。在生产应用中，经常遇到异种金属的连接问题。焊接异种金属的方法有很多，主要有超声波焊接、熔焊、固相压力焊、熔焊、钎焊及瞬间液相扩散连接等。钛合金与不锈钢的复合构件，能充分体现两种材料在性能与经济上的优势互补，在核动力装置、航空航天、武器装备、电子产业、医疗器械和机械制造等民用和军用行业，具有非常广阔的应用前景。钛合金与不锈钢焊接时，由于两者的物理化学性能相差较大，且容易形成硬而脆的金属间化合物，使得接头性能难以提高。瞬间液相扩散连接作为先进的焊接技术，特别适用于常规熔焊、接触焊、钎焊等难以解决的塑性差、熔点高和互不相溶的异种材料的连接。在瞬间液相扩散连接的过程中加入超声波振动，对焊接件施加纵向超声波，能够提高焊接的质量，缩短焊接的时间，提高焊接的效率。 各种新型材料, 如金属间化合物具有耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优点使其成为极具潜力的高温结构材料, 其中钛合金是潜在的航空航天材料,但是, 金属间化合物的共同缺点: 室温塑性低和高温强度差制约了它们在生产实践中的应用; 现代复合材料, 具有比强度高、比刚度大、抗疲劳性好、尺寸稳定、耐磨、抗震等优良性能, 其在航空、航天、军工等高技术领域具有极其广阔的应用前景, 但由于复合材料中基体与增强相之间物理、化学性能相差很大, 导致其焊接性很差, 很难获得理想的焊接接头; 陶瓷材料的塑性差, 冷加工困难, 难以制成大型或 形状复杂的构件等, 因而这些材料都会不同程度受到实用化问题的挑战。如果将这些材料与金属材料连接成复合构件, 便可充分发挥两者的优点。但采用各种常规焊接方法研究结果表明, 由于在异种材料的连接中, 连接材料两者在化学键型、微观结构、物理性能和力学性能等方面存在很大差异, 以及焊接方法的自身特点, 均存在各自的不足。而瞬间液相扩散连接方法综合了钎焊连接方法与固相扩散连接方法两者的优点, 同时克服了两者的不足之处。连接过程中利用金属之间能形成共晶或低熔固溶体, 并在两种金属接触良好的情况下加热到高于共晶 点温度或低熔固溶体熔化温度以上, 依靠金属原子之间的相互扩散, 在界面形 成共晶反应层或形成低熔固溶体的液相作为连接媒介, 然后通过溶质原子的扩 散发生等温凝固, 从而形成成分均匀的焊接接头的连接方法。其主要特征是连接过程中在界面处出现了液相, 大大降低了连接压力。在连接过程中, 由于TLP-DB 技术能够有效破除氧化膜、连接温度低、连接压力小, 可得到微观组织及力学性能与母材相似的接头, 被认为是连接金属基复合材料等先进材料颇有前景的连 接方法之一。本文综述了现有的瞬间液相扩散焊模型, 并对现有的研究结果进行了分析和比较。 关键词：瞬间液相扩散连接( TLP-DB)；钛合金；不锈钢；连接方法