瞬時液相擴散焊TLP.ppt

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1、河南理工大學瞬時液相擴散焊及其在新型耐熱鋼焊接中的應用2021年8月4日目錄3TLP焊接新型耐熱鋼實例2瞬時液相擴散焊（TLP）1焊接目錄3TLP焊接新型耐熱鋼實例2瞬時液相擴散焊（TLP）1焊接1焊接焊接定義：被焊工件（材質同種或異種）通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件達到原子間結合的一種加工方法。特點：在近代的金屬加工中，焊接比鑄造、鍛壓工藝發(fā)展較晚，但發(fā)展速度很快。焊接結構的重量約占鋼材產(chǎn)量的45%。焊接產(chǎn)品比鉚接件、鑄件和鍛件重量輕，對于交通運輸工具來說可以減輕自重，節(jié)約能量。焊接的密封性好，適于制造各類容器。發(fā)展聯(lián)合加工工藝，使焊接與鍛造、鑄造相結合，可以制成大

2、型、經(jīng)濟合理的鑄焊結構和鍛焊結構，經(jīng)濟效益很高。焊接已成為現(xiàn)代工業(yè)中一種不可缺少，而且日益重要的加工工藝方法。焊接方法分類熔化焊：將兩個工件連接處加熱至熔化狀態(tài)，連接處的金屬經(jīng)歷一個熔合—冷卻—結晶的過程，形成焊縫，成為一體。壓力焊：利用焊接時施加一定壓力而完成焊接的方法，壓力焊又稱壓焊。這類焊接有兩種形式，可加熱后施壓，亦可直接冷壓焊接。釬焊：采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點，低于母材熔化溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現(xiàn)連接焊件的方法。1焊接1焊接1焊接目錄3TLP焊接新型耐熱鋼實例2瞬時液相擴散焊（TLP）1焊接目錄3TLP焊接新

3、型耐熱鋼實例2瞬時液相擴散焊（TLP）1焊接2瞬時液相擴散焊（TLP）擴散焊定義：在一定的溫度和壓力下，被連接表面相互接觸，通過使局部發(fā)生微觀塑性變形，或通過被連接表面產(chǎn)生的微觀液相而擴大被連接表面的物理接觸，然后結合層原子間經(jīng)過一定時間的相互擴散，形成整體可靠連接的過程。原理：在金屬不熔化的情況下，要形成焊接接頭就必須使兩待焊表面緊密接觸，使之距離達到(1~5)×mm以內，在這種條件下，金屬原子間的引力才開始起作用，才可能形成金屬鍵，獲得有一定強度的接頭。實際上，金屬表面無論經(jīng)什么樣的精密加工，在微觀上總還是起伏不平的。2瞬時液相擴散焊（TLP）第一階段：變形、交界面形成接觸點屈服和蠕變塑性

4、變形壓力持續(xù)接觸面積增大，晶粒間連接。第二階段：晶界遷移和微孔的收縮和消除第三階段：體積擴散，微孔消除和界面消失2瞬時液相擴散焊（TLP）固態(tài)擴散連接擴散連接加中間層的擴散連接不加中間層的擴散連接真空擴散連接氣體保護擴散連接溶劑保護擴散連接燒結－擴散連接瞬時液相擴散連接超塑性成形－擴散連接2瞬時液相擴散焊（TLP）液相擴散連接也稱瞬時液相擴散連接（TransientLiquitPhase），通常采用比母材熔點低的材料作中間夾層，在加熱到連接溫度時，中間層熔化，在結合面上形成瞬間液膜，在保溫過程中，隨著低熔點組元向母材的擴散，液膜厚度隨之減小直至消失，再經(jīng)一定時間的保溫而使成分均勻化。2瞬時液相

5、擴散焊（TLP）a)形成液相b)低熔點元素向母材擴散c)等溫凝固d)等溫凝固結束e)成分均勻化a）b）c）d）e）2瞬時液相擴散焊（TLP）固態(tài)擴散連接與瞬時液相擴散對比2瞬時液相擴散焊（TLP）擴散連接參數(shù)選擇擴散連接參數(shù)主要有溫度、壓力、時間、氣氛環(huán)境和試件的表面狀態(tài)，這些因素之間相互影響、相互制約，在選擇焊接參數(shù)時應統(tǒng)籌考慮。此外，擴散連接時還應考慮中間層材料的選用。2瞬時液相擴散焊（TLP）連接溫度T越高，擴散系數(shù)愈大，金屬的塑性變形能力愈好，連接表面達到緊密接觸所需的壓力愈小。但是，加熱溫度受到再結晶、低熔共晶和金屬間化合物生成等因素的影響。因此，不同材料組合的連接溫度，應根據(jù)具體情

6、況，通過實驗來選定。從大量實驗結果看，連接溫度大都在0.5～0.8Tm(母材熔化溫度)范圍內，最適合的溫度一般為T≈0.7Tm。對瞬時液相擴散連接溫度的選擇，常在可生成液相的最低溫度附近，溫度過高將引起母材的過量溶解。連接溫度2瞬時液相擴散焊（TLP）a）單溫工藝b）雙溫工藝2瞬時液相擴散焊（TLP）雙（多）溫工藝優(yōu)點傳統(tǒng)瞬時液相連接過程能夠有效的進行焊接，但是由于焊接溫度較高，容易出現(xiàn)焊接裂紋等缺陷。因此，陳思杰教授在TLP擴散連接接頭形成理論方面提出了“瞬時液相擴散連接雙溫工藝理論”，TLP連接雙溫工藝模型把傳統(tǒng)TLP連接過程分成兩個不同的溫度區(qū)間，首先，前加熱階段完成非晶箔中間層的熔化和

7、界面增寬；其次，后等溫加熱階段完成液態(tài)中間層的凝固以及均勻化等過程。一般來說，短時高溫加熱連接可以讓中間層熔化擴散更加充分，中間層原子和母材基體的潤濕鋪展作用更加顯著；由于雙溫工藝等溫凝固連接溫度低于傳統(tǒng)TLP連接溫度（低20～50℃左右），從而在一定程度上降低接頭過渡區(qū)基體的過熱傾向，這對于提高連接接頭力學性能有很大的幫助。2瞬時液相擴散焊（TLP）擴散連接時間t（也稱保溫時間）主要決定原子擴散