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扩散焊是一种特别适用于异种金属材料、耐热合金和新型材料,如陶瓷、复合材料、金属间化合物和其他材料的焊接。那么,哪些金属和合金适用于相同材料的扩散焊接?哪些金属和合金适用于真空扩散焊接
碳钢扩散焊
在大多数情况下,碳钢更容易通过熔焊进行焊接,因此通常不使用扩散焊;但是,当对产品有特殊要求时,可以使用扩散焊接。
各种高碳钢和高合金钢也可以顺利进行扩散焊接。固相扩散焊几乎可以焊接所有类型的高温合金,如高A和高T的铸造高温合金。该高温合金含有Cr、A等元素,表面氧化膜非常稳定,难以去除。焊接前必须严格处理和清洁,表面涂层后甚至需要进行固体扩散焊接。
钛及钛合金的扩散焊接
钛和钛合金可以很容易地进行扩散焊接,而无需特殊的表面处理和控制。哪些金属和合金适用于真空扩散焊接
常用的焊接参数为:加热温度855-957℃,保温时间14小时,焊接压力2-5MPa。应该注意的是,钛可以吸收大量的气体,如O2、H2和N2,因此它不适合在O2、H2或N2气氛中进行焊接。
镍合金扩散焊
镍合金主要用于耐高温、耐腐蚀和高强度条件下。其熔焊的可焊性较差,熔焊时的接头强度远低于母材。因此,扩散焊接被广泛使用。由于镍合金具有较高的高温强度,因此需要在接近其熔化温度的温度和相当大的压力下进行焊接。焊接表面必须精心准备,焊接过程中必须严格控制周围的大气,防止表面污染。通常,也需要纯银或镍合金作为中间层。哪些金属和合金适用于真空扩散焊接
镍合金扩散焊参数:加热温度1093~1204℃,保温时间10~120min,压力2.5~15MP。实际的焊接参数也与零件的几何形状有关,要获得满意的焊接质量需要多次实验。
铝及其合金的扩散焊接
铝及其合金的扩散焊接有一定的困难,主要是因为清洁后的工件会在空气中迅速产生一层氧化膜。铝具有很强的还原性,即使在室温下,铝也很容易氧化并与空气结合,产生密度比铝本身更高的氧化铝,这使得焊接铝变得困难。
铝和铝的直接扩散焊接需要高的加热温度(不超过铝的软化温度)、高压和高真空。也可以使用添加中间扩散层的方法,并且中间层的材料可以是Cu、N、Mg等。此时,可以降低压力和加热温度
高温合金的扩散焊接
高温合金很难变形,对过热很敏感,因此必须严格控制焊接参数,才能获得与母材强度相同的焊接接头。扩散焊的主要焊接参数是焊接温度、焊接压力和保温时间,以及扩散处理过程中的温度和时间。
高温合金的扩散焊接要求较高的焊接温度和压力,焊接温度约为1260~1355℃(合金的熔化温度)。焊接压力通常略低于合金在相应温度下的屈服应力。当其他参数不变时,焊接压力越大,界面变形越大,表面粗糙度越低,有效接触面积越大,接头性能越好;但是过大的焊接压力会使设备结构复杂且昂贵。哪些金属和合金适用于真空扩散焊接
当焊接温度高时,接头性能会提高,但过高会导致晶粒长大并降低塑性。高铝、高钛含量的固体扩散焊沉淀强化高温合金,接头表面会形成T(CN)和NTO3沉淀物,降低接头性能。如果添加更薄的NCo夹层合金,可以获得结构均匀的接头,并可以减少焊接参数变化对接头质量的影响。