瞬时液相扩散焊tlp
43页1、河南理工大学,瞬时液相扩散焊及其在新型耐热钢焊接中的应用 2019年5月25日,目录,3 TLP焊接新型耐热钢实例,2 瞬时液相扩散焊(TLP),1 焊接,目录,3 TLP焊接新型耐热钢实例,2 瞬时液相扩散焊(TLP),1 焊接,1 焊接,焊接,定义:被焊工件(材质同种或异种)通过加热或加压,或两者并用,并且用或不用填充材料,使工件达到原子间结合的一种加工方法。 特点:在近代的金属加工中,焊接比铸造、锻压工艺发展较晚,但发展速度很快。焊接结构的重量约占钢材产量的45%。焊接产品比铆接件、铸件和锻件重量轻,对于交通运输工具来说可以减轻自重,节约能量。焊接的密封性好,适于制造各类容器。发展联合加工工艺,使焊接与锻造、铸造相结合,可以制成大型、经济合理的铸焊结构和锻焊结构,经济效益很高。焊接已成为现代工业中一种不可缺少,而且日益重要的加工工艺方法。,焊接方法分类,熔化焊:将两个工件连接处加热至熔化状态,连接处的金属经历一个熔合冷却结晶的过程,形成焊缝,成为一体。,压力焊:利用焊接时施加一定压力而完成焊接的方法,压力焊又称压焊。这类焊接有两种形式,可加热后施压,亦可直接冷压焊接。,钎焊:采用
2、比母材熔点低的金属材料作钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料熔点,低于母材熔化温度,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。,1 焊接,1 焊接,1 焊接,目录,3 TLP焊接新型耐热钢实例,2 瞬时液相扩散焊(TLP),1 焊接,目录,3 TLP焊接新型耐热钢实例,2 瞬时液相扩散焊(TLP),1 焊接,2 瞬时液相扩散焊(TLP),扩散焊,定义:在一定的温度和压力下,被连接表面相互接触,通过使局部发生微观塑性变形,或通过被连接表面产生的微观液相而扩大被连接表面的物理接触,然后结合层原子间经过一定时间的相互扩散,形成整体可靠连接的过程。,原理:在金属不熔化的情况下,要形成焊接接头就必须使两待焊表面紧密接触,使之距离达到(15) 10 6 mm以内,在这种条件下,金属原子间的引力才开始起作用,才可能形成金属键,获得有一定强度的接头。实际上,金属表面无论经什么样的精密加工,在微观上总还是起伏不平的。,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
3、除 第三阶段:体积扩散,微孔消除 和界面消失,2 瞬时液相扩散焊(TLP),2 瞬时液相扩散焊(TLP),液相扩散连接 也称瞬时液相扩散连接(Transient Liquit Phase),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。,2 瞬时液相扩散焊(TLP),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,a),b),c),d),e),2 瞬时液相扩散焊(TLP),固态扩散连接与瞬时液相扩散对比,2 瞬时液相扩散焊(TLP),扩散连接参数选择,扩散连接参数主要有温度、压力、时间、气氛环境和试件的表面状态,这些因素之间相互影响、相互制约,在选择焊接参数时应统筹考虑。此外,扩散连接时还应考虑中间层材料的选用。,2 瞬时液相扩散焊(TLP),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
4、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0.50.8Tm(母材熔化温度)范围内,最适合的温度一般为T0.7Tm。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。,连接温度,2 瞬时液相扩散焊(TLP),a)单温工艺,b)双温工艺,2 瞬时液相扩散焊(TLP),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2050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。,2 瞬时液相扩散焊(
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