3。3 加中间层对接头的影响 12

3。4 小结 13

结论 14

致谢 15

参考文献 16

第 II 页 本科毕业设计说明书

1 绪论

1。1 选题意义与背景

铝合金的扩散连接在一般情况下很难进行，因为铝元素和氧元素之间的亲和力非常高， 铝合金的表面很容易生成一层紧密且坚韧的氧化膜，这种氧化膜是有铝元素和氧元素反应生 成的氧化铝和其它的一些氧化物组成的，它们会阻碍原子之间扩散的进行。这种氧化膜的熔 点很高，达到 2025℃左右，它是一种离子型化合物，不溶于有机溶剂[1]。在扩散连接时所用 温度下这种氧化膜非常稳定，即使在高真空下加热，其也不会向基体分解或者溶解。所以， 铝合金扩散连接技术的最关键的问题有两个，一是除掉铝合金表面的氧化膜，使其表面洁净 二是保护好其干净的表面，使其不再被氧化或者污染。在早期，铝合金的扩散连接大多数是 在真空的条件下，用化学、机械或离子溅射、电子束轰击等多种方法进行连接，这在很大程 度上限制了该工艺在工程实践中的应用，在空气中进行连接是目前铝合金连接的最主要的发 展方向[2]。本课题研究的是铝合金在真空条件下的扩散连接。

1。2 铝合金扩散连接的现状

扩散焊是指在真空或者保护气氛的保护下，在一定的温度（低于母材的熔点）和压力的 条件下，使相互接触的平整光洁的待焊表面发生微观塑性流变后紧密接触，原子相互扩散， 经过一段较长时间后，原始界面消失，达到完全冶金结合的焊接方法[3]。扩散焊很容易生成 脆性化合物和孔洞等多种杂质或者缺陷，使得焊接接头的力学性能下降[4]。因此，通过控制 元素和化合物的生成、选择适当的焊接工艺参数、焊接母材（焊件）的状况等如何来获得性 能良好的焊接接头一直是扩散焊技术研究及应用的重中之重。在 20 世纪初的时候，扩散连接 技术就成为了逐渐成熟和完善的一种连接方法[5]。国内外学者从扩散焊接工艺、扩散焊接材 料的选择、新型的扩散焊接技术等多方面入手做了大量的试验研究，为得到性能良好的焊接 接头提供了多种方法[6]，该技术应用在我国的航空产品上，取得了社会和军事两方面重大效 益，目前扩散焊技术还需要更进一步深入的研究。在发达国家，扩散连接技术在顶尖的科学 技术领域有着举足轻重的作用和意义，并在众多行业中获得了较为广泛的应用；而在我国， 一直等到 20 世纪 50 年代才开始对扩散连接方法进行研究。经过众多试验，我国最终研制出 了部分高端产品，比如大型超高真空扩散焊机等产品的研制成功并试用合格代表着我国扩散 连接技术已发展到了一个较高水平。但总体说来，在研究的深度和广度上我国与发达国家之 间仍然具有较大的差距[7]。

对于扩散连接技术来说，以扩散连接时所施加的压力能否使基体材料的表面产生塑性变

形为依据，其可以分为固相扩散连接方法和瞬时液相扩散连接方法[8]，固相扩散连接方法又 包括常规固相扩散连接技术、超塑性成形扩散连接技术、热等静压扩散连接技术等多种连接 方式。对于在高温下具有超塑性特性，并且其成形温度与扩散连接温度很接近的金属材料， 则可以采用超塑性成形扩散连接技术，在较低压力、较高温度和真空环境中完成连接任务[9]。 而热等静压扩散连接技术则是指从周围各个方向对将要被连接在一起的材料均匀的施加一定 的焊接压力，在一定的温度和真空度中，通过原子之间的相互扩散实现连接的一种固相扩散 连接方法[10]。根据被连接的材料之间是否加中间反应层材料，扩散连接技术可以分为加中间 反应层的扩散连接与不加中间反应层的扩散连接。中间反应层的加入，在一定程度上阻止了 直接连接异种材料时低熔点共晶液相和脆性金属间化合物的产生，减少或消除了因为线膨胀 差异而引起的残余应力。