瞬时液相扩散焊TLP.ppt

目录目录1焊接1焊接目录目录2瞬时液相扩散焊（TLP）第一阶段：变形、交界面形成
接触点屈服和蠕变塑性变形
压力持续接触面积增
大，晶粒间连接。

第二阶段：晶界迁移和微孔的收
缩和消除
第三阶段：体积扩散，微孔消除
和界面消失固态扩散连接液相扩散连接

也称瞬时液相扩散连接（TransientLiquitPhase），通常采用比母材熔点低的材料作中间夹层，在加热到连接温度时，中间层熔化，在结合面上形成瞬间液膜，在保温过程中，随着低熔点组元向母材的扩散，液膜厚度随之减小直至消失，再经一定时间的保温而使成分均匀化。a)形成液相b)低熔点元素向母材扩散c)等温凝固d)等温凝固结束e)成分均匀化固态扩散连接与瞬时液相扩散对比扩散连接参数选择连接温度T越高，扩散系数愈大，金属的塑性变形能力愈好，连接表面达到紧密接触所需的压力愈小。但是，加热温度受到再结晶、低熔共晶和金属间化合物生成等因素的影响。因此，不同材料组合的连接温度，应根据具体情况，通过实验来选定。从大量实验结果看，连接温度大都在0.5～0.8Tm(母材熔化温度)范围内，最适合的温度一般为T≈0.7Tm。对瞬时液相扩散连接温度的选择，常在可生成液相的最低温度附近，温度过高将引起母材的过量溶解。a）单温工艺双（多）温工艺优点
传统瞬时液相连接过程能够有效的进行焊接，但是由于焊接温度较高，容易出现焊接裂纹等缺陷。因此，陈思杰教授在TLP扩散连接接头形成理论方面提出了“瞬时液相扩散连接双温工艺理论”，TLP连接双温工艺模型把传统TLP连接过程分成两个不同的温度区间，首先，前加热阶段完成非晶箔中间层的熔化和界面增宽；其次，后等温加热阶段完成液态中间层的凝固以及均匀化等过程。一般来说，短时高温加热连接可以让中间层熔化扩散更加充分，中间层原子和母材基体的润湿铺展作用更加显著；由于双温工艺等温凝固连接温度低于传统TLP连接温度（低20～50℃左右），从而在一定程度上降低接头过渡区基体的过热倾向，这对于提高连接接头力学性能有很大的帮助。扩散连接时间t（也称保温时间）主要决定原子扩散和界面反应的程度，同时也对所连接金属的蠕变产生影响。连接时间不同，所形成的界面产物和界面结构不同。扩散连接时，要求接头成分均匀化的程度越高，保温时间就将以平方的速度增长。实际扩散连接工艺中保温时间从几分钟到几小时，甚至达到几十小时。但从提高生产率考虑，保温时间越短越好。缩短保温时间，必须相应提高温度与压力。
接头强度一般是随时间的增加而上升，而后逐渐趋于稳定。接头的塑性，延伸率和冲击韧性与保温扩散时间的关系也与此相似。扩散连接时的压力主要促使连接表面产生塑性变形及达到紧密接触状态，使界面区原子激活，加速扩散与界面孔洞的弥合及消失，防止扩散孔洞的产生。压力愈大，温度愈高，紧密接触的面积也愈多。但不管压力多大，在扩散连接的初期不可能使连接表面达到100%的紧密接触状态，总有一小部分演变成界面孔洞。目前，扩散连接规范中应用的压力范围很宽，最小只有0.04MPa(瞬时液相扩散连接)，最大可达350MPa（热等静压扩散连接），而一般压力约为10~30MPa。与连接温度和时间的影响一样，压力也存在最佳值，在其他规范参数不变的条件下，最佳压力时接头可以获得最佳强度。
扩散连接一般在真空、惰性气体（Ar、N2）或大气气氛环境下进行，一般来说，真空扩散连接的接头强度高于在惰性气体和空气中连接的接头强度。真空中的材料在温度升高时，气体会从零件和真空室内壁中析出，计算和实验结果表明，真空室内的真空度在常用的规范范围内（1.33~1.33×10-3Pa），就足以保证连接表面达到一定的清洁度，从而确保实现可靠连接。几乎所有的焊接件都需要由机械加工制成，不同的机械加工方法，获得的粗糙等级不同。待连接零件在扩散连接前的加工和存放过程中，被连接表面不可避免地形成氧化物、覆盖着油脂和灰尘等。在连接前需经过脱脂、去除氧化物及气体处理等工艺过程。中间层材料其焊接温度低于母材的熔点（焊接温度为母材的0.6-0.8倍），进而缩小热影响区带来的不利影响。
选择中间层准则：一是中间层应具有较好的塑性变形能力；二是中间层合金成分中应包含加速扩散的有益元素，同时需要添加一些降熔元素，从而加速原子在母材中的溶解和扩散，以保证中间层合金的熔点低于所要焊接的母材；三是中间层合金与被焊接母材之间不能发生不好的化学反应，例如产生脆性相或者一些低熔点共晶相；瞬时液相扩散焊和钎焊的区别瞬时液相扩散焊和钎焊的区别瞬时液相扩散焊和钎焊的区别瞬时液相扩散焊和钎焊的区别扩散焊和钎焊的区别扩散焊和钎焊的区别目录目录3TLP焊接新型耐热钢实例3TLP焊接新型耐热钢实例气路图及布局图开放式瞬时液相扩散连接焊机开放环境TLP扩散连接试验原理图标准镍铬-镍硅热电偶TLP扩散焊的工艺曲线3TLP焊接