真空扩散焊实验

SiCPAl复合材料的真空扩散钎焊摘要：文中采用Al/Cu/Al复合箔扩散钎焊SiCP/Al复合材料，采用SEM，EDS，XRD分析接头界面组织，研究了钎焊温度对接头界面组织及力学性能的影响，并结合Al-Cu二元相图分析接头形成机制. 结果表明，固定连接压力为1 MPa，保温时间为10 min，当钎焊温度从590 ℃升至640 ℃，接头界面产物由Al2Cu+αAl共晶组织转变为断续的Al2Cu金属间化合物，Al-Cu液相向两侧母材扩散的距离增加，接头的抗剪强度呈现先增大后减小的变化趋势. 当钎焊温度为620 ℃，保温时间为10 min，连接压力为1 MPa时，接头的抗剪强度达到最大值69 MPa.关键词：SiCP/Al复合材料；扩散钎焊；界面组织；抗剪强度0 序言SiCP/Al复合材料具有重量轻、比强度高、热膨胀系数低、良好的热稳定性及导热、导电性能，因此其可用于微处理器盖板的制备中[1]. 由于盖板尺寸精密、形状复杂，机械加工难以实现一次成型，因此实现SiCP/Al复合材料的连接具有重要意义. 现有的文献资料表明熔焊[2-4]、固相连接[5,6]及钎焊[7,8]均可用于SiCP/Al复合材料连接. 采用熔焊方法焊接时，接头中易生成针状的Al4C3脆性化合物，导致接头抗腐蚀性能下降[3]；固相连接对设备要求较高，接头形状有严格限制[5]；钎焊具有变形小、设备简单等优点，特别是对结构复杂的连接构件来说具有明显优势. 但采用常规钎焊方法对SiCP/Al复合材料进行连接时，基体铝的大量溶解和扩散导致钎缝处SiC易发生偏聚和贫化现象，最终影响接头组织的均匀性及力学性能[8].文中拟采用Al/Cu/Al复合箔对SiCP/Al复合材料进行真空扩散钎焊，分析接头界面反应产物及界面形成机制，研究钎焊温度对接头界面组织及力学性能的影响规律.1 试验方法试验用SiCP/2024Al复合材料采用挤压铸造方法制备而成，其中SiC颗粒体积分数为45%，颗粒平均直径为5μm，基体为2024铝合金. SiCP/2024Al复合材料的微观组织如图1所示. 差热分析试验结果表明，SiCP/Al复合材料熔化温度为640 ℃左右. 钎焊前，利用电火花切割机将SiCP/Al复合材料加工成5 mm×4 mm×3 mm，10 mm×8 mm×2 mm的抗剪强度检测试样及5 mm×4 mm×3 mm，8 mm×6 mm×2 mm的组织分析试样. 然后，用200号,400号,600号,800号砂纸对其进行逐级打磨，并将试样置于丙酮溶液中超声清洗15 min后风化干燥.图1 SiCP/Al复合材料微观组织形貌Fig.1 Microstructure of SiCP/Al composite试验用Al/Cu/Al复合箔片由厚度均为50 μm，纯度均为99.9%的铝箔、铜箔叠加而成. 连接前用1000号砂纸打磨其表面去除氧化膜后置于超声中清洗5 min. 钎焊试样按SiCP/Al复合材料-Al/Cu/Al-SiCP/Al复合材料的顺序装配，钎焊试验采用自制的真空等离子体活化焊接设备进行，钎焊时真空度优于9×10-4 MPa. 通过优化试验，确定钎焊保温时间为10 min，焊接压力为1 MPa. 钎焊温度分别为590，610，620，630，640 ℃. 升温速率为20 ℃/min，降温速率为10 ℃/min.钎焊后采用扫描电镜(SEM、helios nanolab600i)观察界面微观组织，使用其附带的能谱仪(EDS)对钎焊接头的成分进行分析. 采用旋转阳极X射线衍射仪(XRD)对钎焊接头界面产物进行确定. 利用INSTRON MODEL 1186电子万能试验机对钎焊接头进行剪切试验.2 试验结果分析2.1 接头的典型界面组织图2所示为保温时间10 min，连接压力1 MPa，钎焊温度620 ℃时的接头典型界面形貌. 由图2可见，接头界面形成了良好的冶金结合，所得钎缝宽度只有几个微米，连接界面既无显微裂纹、孔洞等缺陷，也无增强相的偏聚和贫化现象.图2 T=620 ℃，t=10 min时的接头背散射照片Fig.2 BSE of joint brazed at 620 ℃ for 10 min由图2a的接头整体形貌可见，钎缝及近钎缝的母材中分布着形状不规则的白色相；整个接头连接界面可分为SiC与基体铝的连接、SiC 与SiC的连接、基体铝自身的连接. 其中，相对于基体铝自身的连接来说，SiC自身的连接、SiC与基体Al之间的连接易成为接头的薄弱环节，因此对图2a中SiC自身、SiC与基体铝连接界面所在区域进行局部放大，如图2b所示. 由图2可知，钎缝中增强相间存在白色相A，母材中增强相和基体铝之间存在白色相D. 为确定钎缝及母材中白色相的成分和种类，对图2b中的A，B，C，D相进行能谱分析，所得结果见表1.由表1可得，A相及D相均由Al，Cu两种元素组成，其原子比分别为69:30.7及67.8∶32.2，接近2∶1，结合Al/Cu二元相图推测A、D相均为Al2Cu金属间化合物. B相和C相分别为母材中的铝基体及SiC颗粒.表1 接头界面各相 EDS 成分分析结果(质量分数,%)Table 1 EDS results of chemical compositions of each phase in joint interface序号AlCCuSi可能相A69.3-30.7-Al2CuB96.3-3.7-AlC5.550.2-44.3SiCD67.8-32.2-Al2Cu为进一步确定界面产物，对接头进行XRD测试，所得结果如图3所示，分析结果与EDS分析结果一致，即接头界面反应产物为Al2Cu 化合物.图3 620 ℃/10 min接头界面XRD分析结果Fig.3 XRD results of joint brazed at 620 ℃ for 10 min结合文献[9]和Al-Cu二元相图，分析接头的界面形成机制如下：在升温过程中，Al/Cu/Al复合箔中的Al，Cu原子互扩散，当钎焊温度达到400 ℃时，Al原子在Cu原子中的固溶度远大于Cu原子在Al 中的固溶度，且Cu原子在Al原子中的扩散速度比Al原子在Cu中的扩散速度快，导致钎缝中有铝过饱和固溶区存在，因此在焊接初期有Al2Cu反应生成. 当钎焊温度达到548 ℃时，Al/Cu/Al复合箔中有Al2Cu+αAl共晶液相进一步生成. 在随后的升温及保温过程中，复合箔中Al，Cu原子向共晶液相中溶解、扩散至复合箔完全消耗，形成富铜的过共晶液相，富铜液相沿基体中SiC与铝的间隙向母材内部扩散，此时母材中的铝也向富铜液相中部分溶解. 在扩散和溶解过程的进行中，母材中的部分区域处也反应生成了Al2Cu金属间化合物.2.2 钎焊温度对接头界面组织的影响钎焊温度是影响接头界面组织和力学性能的重要因素，图4为保温时间10 min，连接压力1 MPa，钎焊温度590，610，630，640 ℃的接头界面形貌. 由图4可见，不同钎焊温度下所得钎缝尺寸均为几个微米，钎缝处无增强相的偏聚和贫化.图4a,b为钎焊温度590 ℃时界面形貌，由图4图4 不同钎焊温度钎焊接头界面组织形貌Fig.4 Interfacial microstructure of joints brazed at different temperatures可见，钎缝及两侧母材中分布大量尺寸较大的共晶花纹组织，结合相关文献，分析该组织为Al2Cu+αAl共晶组织. 由图4b可见，钎缝附近母材中的Al原子被大量消耗，钎缝附近的增强相上出现微裂纹. 钎焊温度为610 ℃的界面组织形貌如图4c,d所示，此时所得钎缝组织致密，无裂纹、孔洞等组织缺陷. 由局部放大图4d可见，界面产物为连续分布的Al2Cu. 增加钎焊温度至630 ℃时的界面形貌如图4e,f所示，此时所得接头组织致密，但接头界面产物为断续分布的Al2Cu. 进一步升高钎焊温度至640℃，所得接头形貌如图4g,h所示，此时界面产物仍为Al2Cu，但钎缝及增强相界面处Al2Cu相尺寸及数量均减少. 由局部放大的图4h可见，钎缝处增强相上出现微裂纹，连接界面上出现微米尺寸孔洞.图5所示为富铜的过共晶液相向两侧母材的扩散距离随钎焊温度的变化曲线. 结合上述接头的形成机制及图5分析钎焊温度对接头界面组织的影响如下.图5 不同温度钎料向母材的扩散距离Fig.5 Diffusing distance of filler at different brazing temperatures当钎焊温度为590 ℃时，形成的富铜过共晶液相向两侧母材扩散的距离仅为0.1 mm，因此在升温及保温时，钎缝附近基体Al原子被大量溶解消耗，使得液相中Al，Cu原子比接近共晶成分，导致钎缝及两侧母材中生成Al2Cu+αAl共晶组织，该组织体积较大容易产生微裂纹. 随钎焊温度增加，过共晶液相向母材的扩散距离增加，钎缝附近基体Al原子向液相中的溶解消耗减少，使得液相中Al，Cu原子比接近2∶1，导致钎缝及母材中生成连续分布的Al2Cu金属间化合物；随钎焊温度进一步增加，Al2Cu分布形式由连续分布转变为断续分布；当钎焊温度升高至640 ℃时，钎料向两侧母材的扩散距离达到1.75 mm，此时钎缝处的钎料大量流失，剩余的钎料不能有效填充，导致钎缝处存在显微孔洞及微裂纹.2.3 钎焊温度对接头力学性能的影响图6为固定保温时间为10 min，不同钎焊温度下扩散钎焊SiCP/Al复合材料所得的接头抗剪强度. 由图6可见，随钎焊温度增加，接头抗剪强度先增加后降低，当钎焊温度为620 ℃时接头抗剪强度达到最大值69 MPa.结合接头微观形貌分析，钎焊温度较低时，接头界面组织为体积较大的Al2Cu+αAl共晶组织，钎缝中存在微裂纹，接头抗剪强度最低. 随钎焊温度增加，接头组织由连续分布的Al2Cu转变为断续分布的Al2Cu，620 ℃时接头抗剪强度达到最大值. 当钎焊温度为640 ℃时，钎料向两侧母材大量扩散流失，钎缝处存在孔洞和微裂纹，使得接头抗剪强度发生明显下降.图6 不同钎焊温度下的接头抗剪强度Fig.6 Shear strength of joint brazed at different temperatures 3 结论(1) 采用Al/Cu/Al复合箔扩散钎焊SiCP/Al复合材料，当钎焊温度为620 ℃、保温时间为10 min时，界面反应产物为断续的Al2Cu. 界面组织的形成机制为：升温时钎料中Cu，Al原子互扩散先生成Al2Cu，然后进一步生成Al2Cu+αAl共晶液相；当复合箔完全消耗形成富铜过共晶液相后，该液相向母材扩散渗入，同时母材中Al向液相中溶解使得母材中也有Al2Cu生成.(2) 保温时间固定为10 min时，随钎焊温度的增加，接头界面产物依次有Al2Cu+αAl共晶组织、连续Al2Cu组织及断续的Al2Cu组织生成；且随着钎焊温度的增加，富铜过共晶液相向两侧母材的扩散距离由0.1 mm增至1.75 mm.(3) 保温时间固定为10 min时，接头的抗剪强度随钎焊温度呈现先增加后减小的变化趋势，当钎焊温度为620 ℃时，抗剪强度达到最大值69 MPa. 这主要是由于，钎焊温度较低时，钎缝附近基体Al原子被大量溶解消耗，Al2Cu+αAl共晶组织体积较大使得钎缝中出现微裂纹，接头抗剪强度较低；当钎焊温度较高时，钎料向两侧母材大量扩散流失，钎缝处因钎料填充不足形成孔洞和微裂纹，接头抗剪强度下降.参考文献：[1] 武高辉, 修子扬, 孙东立, 等. 环保型电子封装用SiCp/Al复合材料性能研究[J]. 材料科学与工艺, 2006, 3(14): 244-246.Wu Gaohui, Xiu Ziyang, Sun dongli, et al. Study on properties of the environmental-friendly SiCP/Al composites for electronic packaging applications[J]. Materials Science & T echnology, 2006, 3(14): 244-246.[2] Huang R Y, Chen S C, Huang J C. Electron and laser beam welding of high strain rate super plastic Al-6061/SiC Composites[J]. Metallurgical and Materials Transactions A, 2001, 32(10): 2575-2584.[3] Chen M A, Wu C S, Zou Z D. Electron Beam Welding of SiCP/LD2 composites[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2006, 16(4): 818-823.[4] 雷玉成, 王志伟, 陈希章, 等. 电弧超声对SiC_p/Al MMCs焊缝组织与性能的影响[J]. 焊接学报, 2010, 31(10): 17-21.Lei Yucheng, Wang Zhiwei, Chen Xizhang, et al. Investments on influences of the arc ultrasonic on the microstructure and performance of SiCp/Al MMCs joints[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2010, 31(10): 17-21.[5] 陈铮, 金朝阳, 顾晓波, 等. 用Cu箔中间层瞬间液相连接SiC_P/Al复合材料的界面现象与连接强度[J]. 焊接学报, 2001, 22(5):27-30.Chen Zheng, Jin Chaoyang, Gu Xiaobo, et al. Interfacial Phenomena and Joint strength in transient liquid-phase bonding of SiCP/Al metal matrix composite using cu foil interlayer[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2001, 22(5): 27-30.[6] Kavian O C, Tahir I K, Gossett D, et al. Transient liquid phase diffusion bonding Al-6061 using nano-dispersed ni coatings[J]. Materials and Design, 2012, 7(33): 469-475.[7] 张洋, 闫久春. 高体积分数SiC颗粒增强铝基复合材料的超声波钎焊[J]. 焊接, 2008(8): 29-31.Zhang Yang, Yan Jiuchun. Ultrasonic brazing of SiC particles reinforced aluminum matrix composite with a high fraction volume[J]. Welding & Joining, 2008(8): 29-31.[8] Ellis M, Gittos M, Threadgill P L. Joining of aluminum base metal matrix composites[J]. International Materials Reviews, 1996(2): 41-58.[9] 南水平, 黄继华, 陈树海, 等. Al-Si-Cu合金粉末扩散钎焊Al/Cu 接头组织及性能[J]. 焊接学报, 2014, 35(1): 79-82.Nan Shuiping, Huang Jihua, Chen Shuhai, et al. Microstructure and properties of diffusion brazed aluminum/copper joint with Al-Si-Cu alloy powder[J]. Transactions of the China Welding Institution, 2014, 35(1): 79-82.。

真空扩散焊实验一、实验目的1、了解真空泵原理。

2、了解并掌握真空扩散焊的操作流程。

3、了解真空退火炉的结构及工作原理。

二、实验原理扩散焊是在一定温度和压力下使待焊表面相互接触，通过微观塑性变形或通过待焊表面上产生的微量液相而扩大待焊表面的物理接触，然后经较长时间的原子相互扩散来实现结合的一种焊接方法。

根据具体实现形式可分为真空扩散焊、超塑性成形扩散焊、热等静压扩散焊等焊接方法。

真空扩散焊是一种最常见的扩散焊接方法，由于焊接在真空状态下进行，因此被焊材料或中间层合金中含有易挥发元素时不应采用次方法，此外由于受真空室尺寸的限制，仅适用于尺寸不大的工件。

三、实验设备、材料1、真空高温退火炉2、0.2mm紫铜板（10mm*15mm*0.2mm）四块。

3、模具一套。

四、实验内容及步骤1、真空退火炉结构及原理介绍。

本系列卧式真空退火炉]主要应用于特种材料、不锈钢、硒钢片铁芯、贵金属零件、银铜复合铆钉及。

设备特点：1）. 本设备专用于小零件等在真空状态下的退火；2）. 炉罐密封性好，有效的避免了工件在退火处理中的表面氧化、生锈，提高了处理质量；3）. 保温炉体可向后移动，退火完成后，在保持真空状态下提高冷却速度。

技术参数：1.均温区尺寸：400*400*600mm2.最高温度：1000°C3.使用温度：≦950°C4.温度均匀性：≦±5°C5.控温精度：≦±1°C6.极限真空度：≦5.0*310-Pa7.真空度：≦5.0*310-Pa8.加热功率：50KVA2、罗茨泵原理、真空泵原理、机械泵原理介绍。

罗茨泵的结构如图所示。

在泵腔内，有二个“ 8 ”字形的转子相互垂直地安装在一对平行轴上，由传动比为 1 的一对齿轮带动做彼此反向的同步旋转运动。

在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙。

由于罗茨泵是一种无内压缩的真空泵，通常压缩比很低，故中、高真空罗茨泵需要前级泵。

《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，异种金属之间的连接问题越来越受到关注。

其中，铝、铜和钨作为重要的金属材料，在航空航天、电子工程和能源等领域有着广泛的应用。

然而，由于它们各自具有不同的物理和化学性质，使得它们之间的焊接成为一项具有挑战性的任务。

本文旨在研究铝、铜和钨三种异种金属的真空扩散焊接技术，探讨其焊接过程中的关键因素和影响因素，为实际应用提供理论依据。

二、研究背景及意义真空扩散焊是一种利用高温和压力使金属原子相互扩散，从而实现金属连接的技术。

铝、铜和钨作为具有不同特性的金属材料，其焊接过程中涉及到的物理化学过程复杂。

研究这三种金属的真空扩散焊，不仅可以丰富金属焊接理论，还能为实际生产过程中的异种金属连接提供技术支持。

此外，这种技术还能提高金属材料的力学性能、耐腐蚀性和导电性等，具有广泛的应用前景。

三、实验方法与步骤1. 材料选择与准备：选择纯度较高的铝、铜和钨板材作为研究对象。

为保证焊接质量，需对金属表面进行预处理，如去油、除锈等。

2. 真空扩散焊工艺：将预处理后的金属板材置于真空环境中，通过加热和加压使金属原子相互扩散，从而实现焊接。

在此过程中，需控制加热速率、焊接温度、保温时间和冷却速度等参数。

3. 检测与评价：对焊接后的样品进行宏观和微观检测，包括金相组织观察、硬度测试、拉伸试验等，以评估焊接质量。

四、实验结果与分析1. 焊接温度对扩散焊的影响：随着焊接温度的提高，金属原子扩散速度加快，有利于提高焊接强度。

然而，过高的温度可能导致金属材料发生相变或熔化，影响焊接质量。

因此，需根据具体材料选择合适的焊接温度。

2. 保温时间对扩散焊的影响：保温时间越长，金属原子扩散越充分，有利于提高焊接接头的力学性能。

然而，过长的保温时间可能导致材料过度软化或变形。

因此，需在保证充分扩散的前提下，尽量缩短保温时间。

3. 异种金属的焊接特点：铝、铜和钨的物理化学性质差异较大，导致其在焊接过程中出现明显的界面反应。

摘要：分析了影响真空扩散焊的工艺参数，研究了电热合金材料FeCrAl 扩散焊的可焊接性能，通过对FeCrAl 合金层板进行真空固相扩散焊和真空液相扩散焊实验，得到适合该材料的真空扩散焊工艺参数。

焊后试件拉伸实验的强度极限最高为792．376MPa ，与母材相近，焊接效果良好。

关键词：真空扩散焊；FeCrAl ；合金材料中图分类号：TG453＋．9文献标识码：A 文章编号：1001－2303(2009)07－0027－04第39卷第7期2009年7月Vol．39No．7Jul．2009Electric Welding Machine赵杰1，吕涛1，金枫2，蒋力培1，张奕琦1，顾艳红1(1．北京石油化工学院光机电装备技术北京市重点实验室，北京102617；2．中冶京唐建设有限公司，河北唐山064000)Study on welding process of Fe－Cr－Al alloy vacuum diffusion bondingZHAO Jie 1，LV Tao 1，JIN Feng 2，JIANG Li-pei 1，ZHANG Yi-qi 1，GU Yan-hong 1(1．Opto-Mechatronic Equipment Technology Beijing Area Major Laboratory ，Beijing Institute of Petro-chemicalTechnology ，Beijing 102617，China ；2．MCC Jingtang Construction Co．，Ltd．，Hebei 064000，China)Abstract ：In this paper ，process parameters that influenced the vacuum diffusion bonding was analyzed ，the weldability of Fe－Cr－Al electrical heating alloy material was researched．The experimental parameters were acquired by vacuum solid phase diffusion welding and liquid phase diffusion bonding experiment of the Fe－Cr－Al alloy laminates．The tensile test of the welding specimen showed that strength limit maximum was 792．376MPa ，and similar to materials ，good welding joints was obtained．Key words ：vacuum diffusion bonding ；Fe－Cr－Al ；alloy material收稿日期：2009－03－26；修回日期：2009－06－23基金项目：北京市优秀人才培养资助项目(20071D0500500162)；北京市教委面上项目(KM200910017003)；光机电装备技术北京市重点实验室开放课题(KF2008－01)作者简介：赵杰(1976—)，女，辽宁朝阳人，讲师，硕士，主要从事石油化工设备的教学与科研工作。

编号毕业设计（论文）题目 TC4钛合金真空扩散连接研究二级学院材料科学与工程学院专业材料科学与工程班级 110090303学生姓名杨志祥学号 11009030331指导教师罗怡职称教授时间 2014.6目录摘要 (I)Abstract (Ⅱ)1 绪论 (1)1.1本课题研究的目的和意义 (1)1.2国内外的研究进展 (1)1.2.1异种合金真空扩散连接研究现状 (1)1.2.2瞬间液相连接技术研究的进展 (3)1.3本课题研究的主要内容 (5)2 试验材料和试验方法 (6)2.1试验材料 (6)2.2焊接试验 (7)2.3金相试验 (9)2.4硬度试验 (11)3 试验结果分析 (14)3.1 粗糙度 (14)3.2 焊合率分析 (15)3.3 金相分析 (19)3.3.1 TC4钛合金直接真空扩散连接 (19)3.3.2 铜箔作中间层的瞬间液相扩散连接 (21)3.3.3 镍箔作中间层的瞬间液相扩散连接 (23)3.4 显微硬度分析 (26)3.5 本课题的不足和进一步建议 (26)4 结论 (29)致谢 (31)参考文献 (32)文献综述 (34)摘要本文通过直接真空扩散连接和添加中间层Cu箔、Ni箔的瞬间液相真空扩散连接的方法进行了实验，在真空热压炉中制备了TC4钛合金的扩散连接接头。

进而对TC4钛合金连接接头进行金相试验，显微硬度试验等。

对直接真空扩散连接的连接接头进行焊合率分析，并对直接真空扩散连接和瞬间液相扩散连接的连接接头进行微观形貌分析，再对所有连接接头的显微硬度进行分析。

结果表明，TC4钛合金表面粗糙度对焊合率有显著影响，表面粗糙度越小的母材焊后接头的焊合率越高。

用Cu箔、Ni箔做中间层均能不同程度的促进TC4钛合金的连接，并实现了瞬间液相真空扩散连接，由于中间层Cu箔、Ni箔和TC4钛合金在900℃的条件下存在共晶相区，随着时间的延长，钛合金和中间层的界面会发生瞬间液相扩散反应，中间层会逐渐减少并消失。

《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，异种金属之间的连接技术越来越受到重视。

其中，真空扩散焊作为一种可靠的焊接方法，在铝、铜和钨等金属的连接中具有广泛的应用前景。

本文旨在研究铝、铜和钨三种异种金属的真空扩散焊接性能，探讨其焊接工艺、接合界面特征以及焊接强度等因素。

二、实验材料与方法1. 材料准备实验所用的材料为铝、铜和钨三种金属。

首先，将这三种金属表面进行抛光处理，以去除表面杂质和氧化物，保证焊接质量。

2. 真空扩散焊工艺实验采用真空扩散焊设备进行焊接。

首先，将铝、铜和钨的焊接端面紧密贴合；然后，在一定的真空度下进行加热，使金属原子在高温下产生扩散，实现金属的连接。

3. 实验方法通过金相显微镜、扫描电镜（SEM）以及能谱分析（EDS）等手段，观察焊接接合界面的微观结构，分析金属的扩散程度和焊接强度。

三、实验结果与分析1. 焊接接合界面特征铝、铜和钨三种金属的焊接接合界面呈现出明显的特征。

在高温下，三种金属的原子产生扩散，形成了一定的冶金结合。

接合界面处，可以观察到金属之间的互溶现象以及新的相的形成。

2. 金属扩散程度通过扫描电镜观察，发现铝、铜和钨三种金属在真空扩散焊过程中，原子扩散程度较高。

其中，铝与铜之间的互溶程度较高，而钨由于具有较高的熔点和硬度，原子扩散相对较慢。

3. 焊接强度经过拉伸试验测试，铝、铜和钨三种金属的真空扩散焊接接头具有较高的焊接强度。

其中，接头的强度与金属的扩散程度、接合界面的微观结构等因素密切相关。

四、讨论1. 工艺参数对焊接性能的影响真空扩散焊的工艺参数如温度、压力、时间等对铝、铜和钨三种金属的焊接性能具有重要影响。

适当调整工艺参数，可以优化金属的扩散程度和焊接强度。

2. 金属互溶性与新相的形成在真空扩散焊过程中，铝、铜和钨三种金属之间发生互溶现象，形成新的相。

这些新相的形成对焊接接头的性能具有重要影响。

因此，研究金属的互溶性以及新相的形成机制对于提高异种金属的真空扩散焊接性能具有重要意义。

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过真空扩散焊接技术，实现不同金属材料的连接，并研究焊接过程中的关键参数对焊接质量的影响。

通过实验，掌握真空扩散焊接的基本原理、操作方法以及焊接接头的性能评价。

二、实验原理真空扩散焊是一种固态连接技术，它利用在高温和压力下，通过原子扩散实现焊接接头金属的结合。

在真空环境下，可以避免氧化等不利因素的影响，从而获得高质量的焊接接头。

三、实验材料及设备1. 实验材料：- 低碳钢（Q235）- 不锈钢（304）- 铝合金（6061）2. 实验设备：- 真空扩散焊炉- 温度控制器- 压力传感器- 真空泵- 显微镜- 扫描电镜（SEM）四、实验步骤1. 准备工作：- 将待焊接材料切割成所需尺寸。

- 清洁待焊接表面，去除氧化层和污物。

- 将待焊接材料放置在真空扩散焊炉中。

2. 真空扩散焊接：- 启动真空泵，使炉内真空度达到预定值。

- 升温至焊接温度，保持一段时间。

- 施加压力，使待焊接材料紧密接触。

- 保持焊接温度和压力一段时间，使原子扩散。

3. 焊接接头性能评价：- 焊接完成后，取出焊接接头。

- 使用显微镜观察焊接接头外观。

- 使用SEM观察焊接接头微观形貌。

- 对焊接接头进行力学性能测试，如拉伸、弯曲等。

五、实验结果与分析1. 焊接接头外观：- 低碳钢与不锈钢焊接接头表面光滑，无明显缺陷。

- 铝合金焊接接头表面出现少量气孔。

2. 焊接接头微观形貌：- 低碳钢与不锈钢焊接接头微观形貌显示良好的冶金结合。

- 铝合金焊接接头微观形貌出现少量孔洞，但无明显缺陷。

3. 焊接接头力学性能：- 低碳钢与不锈钢焊接接头抗拉强度达到母材的80%以上。

- 铝合金焊接接头抗拉强度达到母材的70%。

六、实验结论1. 真空扩散焊接技术可以实现不同金属材料的连接，并获得高质量的焊接接头。

2. 焊接温度、压力和时间是影响焊接接头质量的关键因素。

3. 低碳钢与不锈钢焊接接头性能良好，可用于实际工程应用。

4. 铝合金焊接接头存在少量气孔，但性能仍能满足一般要求。

《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，异种金属之间的连接技术越来越受到重视。

其中，真空扩散焊作为一种可靠的焊接方法，被广泛应用于异种金属的连接。

本文着重研究了铝、铜和钨三种异种金属的真空扩散焊接过程及其特性，为实际应用提供理论依据。

二、实验材料与方法1. 实验材料本实验采用纯度较高的铝、铜和钨作为研究对象。

其中，铝具有良好的塑性和延展性；铜具有良好的导电性和导热性；钨具有高熔点和优良的抗腐蚀性能。

这三种金属在许多领域都有广泛的应用。

2. 实验方法本实验采用真空扩散焊方法，将铝、铜和钨进行焊接。

首先，将待焊金属表面进行清洗，以去除油污和杂质；然后，将清洗后的金属放置在真空扩散焊机中，进行真空处理，以排除空气中的氧气和水分；最后，进行焊接。

三、实验过程与结果分析1. 焊接过程在真空环境下，加热铝、铜和钨至一定温度，使金属原子发生扩散，从而实现焊接。

在此过程中，需要控制加热速度、保温时间和冷却速度等参数，以保证焊接质量。

2. 结果分析通过观察焊接接头的微观结构，发现铝、铜和钨在真空扩散焊过程中形成了良好的冶金结合。

接头处金属原子相互扩散，形成了连续的晶界，实现了良好的冶金结合。

同时，通过对焊接接头的力学性能进行测试，发现其强度和硬度均达到了较高水平。

四、讨论1. 真空扩散焊的优点真空扩散焊具有许多优点，如焊接接头质量高、焊接过程无污染、可实现异种金属的可靠连接等。

在铝、铜和钨的焊接过程中，真空扩散焊方法能够实现这三种异种金属的冶金结合，具有良好的应用前景。

2. 焊接参数的影响焊接过程中的加热速度、保温时间和冷却速度等参数对焊接接头的质量具有重要影响。

在铝、铜和钨的真空扩散焊过程中，需要合理控制这些参数，以获得高质量的焊接接头。

此外，还需要考虑金属的物理和化学性质对焊接过程的影响。

五、结论本文研究了铝、铜和钨三种异种金属的真空扩散焊接过程及其特性。

通过实验发现，真空扩散焊方法能够实现这三种金属的冶金结合，获得高质量的焊接接头。

弥散铜/纯铜扩散焊工艺电阻焊时电极要求工作部位等关键之处采用该类高强高导铜合金，其他部位则可采用导电性优良而价格则相对低廉的纯铜来代替，从而降低生产成本。

加热温度、压力、扩散时间是影响扩散焊接头质量的主要因素温度:扩散温度由500℃上升到550℃时，由于温度升高，提高了原子的振动能，有助于Cu原子借助能量起伏而越过势垒进行扩散迁移.同时温度升高.金属内部的空位浓度提高，这也有利于Cu原子的扩散。

但当扩散温度由550℃升高到600℃时，焊缝两侧母材晶粒迅速长大，降低了扩散焊接头的韧性，同时造成焊接接头处的晶界、亚晶界消失，导致接头抗拉强度下降。

因此，选择合适的加热温度对提高扩散焊焊接接头质量十分重要。

(2)保温时间对接头抗拉强度的影响保温时间长，Cu原子的扩散均匀充分;保温时间太短，接头界面两侧的铜原子来不及充分扩散，导致接头界而处出现空隙，焊接接头强度较低。

增加保温时间可以使接头组织更均匀，随着扩散时间的延长，原子扩散得到充分进行，接头强度也随之提高。

但当保温时间延长到一定程度时，对焊接接头强度起不到进一步提高的作用，反而会使扩散焊接头出现晶粒长大，晶界、亚晶界消失现象，同样导致焊接接头的性能下降。

(3)焊接压力对接头抗拉强度的影响焊接压力为15 MPa时，接头界而上的大部分区域结合不够致密，在扫描电镜(SEM)下可以观察到扩散界面过渡区中存在大量孔洞及不连续的夹杂物，这些夹杂物附着在结合界处，造成结合界面的不连续，当焊接压力为25 MPa时，在扫描电镜中观察到2种材料之间结合紧密，无孔洞及夹杂等缺陷。

随着焊接压力的提高.焊接界面上的孔洞逐渐弥合、消除，所得接头组织致密均匀，抗拉强度也较高。

焊接压力对接头性能的影响主要是通过金属的塑性变形表现出来，宏观上看来已经十分光洁与平整的母材表而，微观上是凹凸不平的，适当的焊接压力可以使焊件表而微观凸起部分产生塑性变形后达到紧密接触状态，增大接触而积可以增加原子扩散通道，促进界而区的扩散。

《异种金属铝、铜和钨的真空扩散焊研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，异种金属之间的连接技术已成为许多领域的关键技术之一。

其中，真空扩散焊作为一种可靠的焊接方法，因其具有接头强度高、工艺简单等优点，在异种金属连接中得到了广泛的应用。

本文将重点研究铝、铜和钨这三种异种金属的真空扩散焊技术，探讨其焊接性能及影响因素。

二、铝、铜和钨的物理化学性质铝、铜和钨是三种常见的金属材料，具有不同的物理化学性质。

铝具有较低的密度和良好的导电性；铜具有良好的导热性和导电性；钨则具有较高的熔点和良好的耐高温性能。

这三种金属在工业应用中常常需要相互连接，因此研究其真空扩散焊技术具有重要意义。

三、真空扩散焊原理及工艺真空扩散焊是一种通过加热、加压和保温等过程使金属原子相互扩散，从而实现焊接的方法。

在铝、铜和钨的真空扩散焊过程中，首先需将待焊金属表面清洁处理，然后置于真空环境中进行加热。

在加热过程中，金属原子获得足够的能量，开始相互扩散，形成冶金结合。

最后，通过保温和冷却过程，使焊接接头达到所需的强度和性能。

四、铝、铜和钨的真空扩散焊研究1. 焊接性能研究铝、铜和钨的真空扩散焊过程中，焊接性能受多种因素影响。

首先，焊接温度是影响焊接性能的关键因素。

适当的焊接温度可以促进金属原子充分扩散，形成良好的冶金结合。

其次，保温时间也对焊接性能产生影响。

保温时间过短，金属原子扩散不充分；保温时间过长，则可能导致接头过烧，降低接头强度。

此外，焊接压力、金属表面粗糙度等因素也会对焊接性能产生影响。

2. 影响因素分析(1) 焊接温度：焊接温度对铝、铜和钨的真空扩散焊过程具有显著影响。

适当提高焊接温度可以促进金属原子充分扩散，提高接头的强度和性能。

然而，过高的焊接温度可能导致接头过烧，降低接头的耐热性和耐腐蚀性。

(2) 保温时间：保温时间对焊接过程同样具有重要影响。

保温时间过短，金属原子扩散不充分；保温时间过长，可能导致接头过烧。

因此，选择合适的保温时间对于获得良好的焊接接头至关重要。