1、彌散銅 /純銅擴(kuò)散焊工藝電阻焊時(shí)電極要求工作部位等關(guān)鍵之處采用該類高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金， 其 他部位則可采用導(dǎo)電性優(yōu)良而價(jià)格則相對(duì)低廉的純銅來(lái)代替， 從而降 低生產(chǎn)成本。 加熱溫度、 壓力、擴(kuò)散時(shí)間是影響擴(kuò)散焊接頭質(zhì)量的主 要因素溫度:擴(kuò)散溫度由500C上升到550C時(shí)，由于溫度升高，提高了原子的振 動(dòng)能，有助于Cu原子借助能量起伏而越過(guò)勢(shì)壘進(jìn)行擴(kuò)散遷移 同時(shí)溫 度升高金屬內(nèi)部的空位濃度提高，這也有利于Cu原子的擴(kuò)散。但當(dāng) 擴(kuò)散溫度由550C升高到600C時(shí)，焊縫兩側(cè)母材晶粒迅速長(zhǎng)大，降 低了擴(kuò)散焊接頭的韌性，同時(shí)造成焊接接頭處的晶界、亞晶界消失， 導(dǎo)致接頭抗拉強(qiáng)度下降。 因此，選擇合適的加熱溫度對(duì)

2、提高擴(kuò)散焊焊 接接頭質(zhì)量十分重要。(2)保溫時(shí)間對(duì)接頭抗拉強(qiáng)度的影響保溫時(shí)間長(zhǎng)，Cu原子的擴(kuò)散均勻充分；保溫時(shí)間太短，接頭界面 兩側(cè)的銅原子來(lái)不及充分?jǐn)U散， 導(dǎo)致接頭界而處出現(xiàn)空隙， 焊接接頭 強(qiáng)度較低。 增加保溫時(shí)間可以使接頭組織更均勻， 隨著擴(kuò)散時(shí)間的延 長(zhǎng)，原子擴(kuò)散得到充分進(jìn)行， 接頭強(qiáng)度也隨之提高。 但當(dāng)保溫時(shí)間延 長(zhǎng)到一定程度時(shí)， 對(duì)焊接接頭強(qiáng)度起不到進(jìn)一步提高的作用， 反而會(huì) 使擴(kuò)散焊接頭出現(xiàn)晶粒長(zhǎng)大， 晶界、亞晶界消失現(xiàn)象， 同樣導(dǎo)致焊接 接頭的性能下降。(3)焊接壓力對(duì)接頭抗拉強(qiáng)度的影響焊接壓力為 15 MPa 時(shí)，接頭界而上的大部分區(qū)域結(jié)合不夠致密， 在掃描電鏡(SEM下可以

3、觀察到擴(kuò)散界面過(guò)渡區(qū)中存在大量孔洞及不 連續(xù)的夾雜物，這些夾雜物附著在結(jié)合界處，造成結(jié)合界面的不連 續(xù)，當(dāng)焊接壓力為25 MPa時(shí)，在掃描電鏡中觀察到2種材料之間結(jié) 合緊密，無(wú)孔洞及夾雜等缺陷。隨著焊接壓力的提高 .焊接界面上的 孔洞逐漸彌合、消除，所得接頭組織致密均勻，抗拉強(qiáng)度也較高。焊 接壓力對(duì)接頭性能的影響主要是通過(guò)金屬的塑性變形表現(xiàn)出來(lái)， 宏觀 上看來(lái)已經(jīng)十分光潔與平整的母材表而， 微觀上是凹凸不平的， 適當(dāng) 的焊接壓力可以使焊件表而微觀凸起部分產(chǎn)生塑性變形后達(dá)到緊密 接觸狀態(tài)，增大接觸而積可以增加原子擴(kuò)散通道， 促進(jìn)界而區(qū)的擴(kuò)散。 壓力過(guò)小易產(chǎn)生界面孔洞，阻礙晶粒生長(zhǎng)和原子穿越界而的

4、擴(kuò)散遷 移，形成的接頭強(qiáng)度一般不高。 隨焊接壓力的提高， 焊接界而處緊密 接觸的而積增大，空洞逐漸彌合、消除，所得組織致密均勻，抗拉強(qiáng) 度會(huì)提高， 但如果壓力過(guò)大， 接頭變形嚴(yán)重反而合伸悍接接牛的質(zhì)量 下降.各因素對(duì)接頭抗拉強(qiáng)度的影響大小依次為 :擴(kuò)散溫度 壓力 保溫 時(shí)間。在焊接溫度為550 0C,保溫時(shí)間為3h,壓力為25 MPa時(shí)，接 頭的抗拉強(qiáng)度高達(dá) 166.9 MPa。 :彌散銅 /純銅固相擴(kuò)散連接界而的連 續(xù)性非常好，基本不存在孔洞，結(jié)論(1)彌散銅 /純銅固相擴(kuò)散連接時(shí)，加熱溫度過(guò)低，原子擴(kuò)散系數(shù) 小，擴(kuò)散速度慢，距離小，導(dǎo)致界面出現(xiàn)大量孔洞 ;加熱溫度過(guò)高， 易造成晶粒長(zhǎng)大，接

5、頭強(qiáng)度也不高。550 C為較佳擴(kuò)散溫度。(2 ) A1z03彌散銅/純銅固相擴(kuò)散連接過(guò)程中，保溫 3h可得到性 能較好的接頭。 保溫時(shí)間較短， 由于擴(kuò)散不充分會(huì)在接頭界而處出現(xiàn) 孔隙;但過(guò)長(zhǎng)的保溫時(shí)間會(huì)引起界而兩側(cè)晶粒急劇長(zhǎng)大。(3)提高壓力可提高A1Z03彌散銅/純銅擴(kuò)散焊接頭的質(zhì)量，減小 孔洞、夾雜等缺陷， 在試驗(yàn)所選工藝參數(shù)范圍內(nèi)， 焊接壓力為 25 MPa 時(shí)可獲得性能較好的焊接接頭， 但過(guò)高的壓力也會(huì)導(dǎo)致純銅產(chǎn)生較大 的塑性變形。Cu/ Al擴(kuò)散焊工藝及結(jié)合界面的組織性能鋁與銅二者的化學(xué)和物理性能相差很大，因此成功地將 A1和Cu焊 接在一起并達(dá)到所要求的性能并非易事。 實(shí)際生產(chǎn)中常

6、將鋁釬焊到一 個(gè)鍍鋁的鋼件上， 然后把銅釬焊到鋼的另一端。 這種方法在應(yīng)用中所 需設(shè)備以及工藝條件都比較復(fù)雜， 所得接頭的性能難以控制， 不能作 為焊接銅、鋁的有效方法。而且依靠釬劑提高 Cu/ A1 釬焊接頭質(zhì)量 也難以滿足使用要求。真空擴(kuò)散焊是在高真空氣氛中焊接零部件的一種先進(jìn)工藝方法， 可以焊接常規(guī)方法難以連接的材料， 得到具有較高結(jié)合強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)焊 接接頭.試驗(yàn)材料為厚度 0.5 mm 的工業(yè)純鋁和紫銅試板尺寸為 5O mm x50 mm x 0.5 mm 迭合在一起進(jìn)行擴(kuò)散焊接。由于銅的導(dǎo)熱率高，銅、 鋁線膨脹系數(shù)不同， 且鋁和銅在加熱時(shí)易形成氧化膜，不利于焊接。紫銅在高溫下的氧化膜為

7、 Cu0 + CuzO(卜 層為Cu0,內(nèi)層為Cu20，這些氧化物容易還原，對(duì)真空擴(kuò)散焊影響不大。但是，鋁的表面易形成致密且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的 A1z03膜，阻礙母 材的潤(rùn)濕和界面的結(jié)合。 焊前須先去除鋁材表面的氧化膜， 然后將鋁、 銅試板迭合在一起，放入真空室。2.，擴(kuò)散焊工藝參數(shù)的確定銅與鋁焊接有一定難度， 一是鋁表面那層化學(xué)性能穩(wěn)定的氧 化膜難以徹底去除 ;二是在界面附近易形成脆性化合物，降低擴(kuò)散接 頭的強(qiáng)韌性。 為了獲得高質(zhì)量的接頭， 必須采取相應(yīng)的工藝措施， 以 便直接在焊接室內(nèi)抽真空的同時(shí)將氧化膜從擴(kuò)散表面上去除。 母材 的物理化學(xué)性能、表面狀態(tài)、加熱溫度、壓力、擴(kuò)散時(shí)間等是影響擴(kuò) 散

8、焊接頭質(zhì)量的主要因素。 加熱溫度越高， 結(jié)合界面處的原子越容易 擴(kuò)散。但由于受Cu,AI熱物理性能的限制，加熱溫度不能太高。否 則母材晶粒明顯長(zhǎng)大，使接頭強(qiáng)韌性降低。在 540C以下，Cu/ A1擴(kuò) 散焊接頭強(qiáng)度隨加熱溫度的提高而增加， 繼續(xù)提高溫度則使接頭強(qiáng)韌 性降低，因?yàn)樵?65C時(shí)形成A1與Cu的共晶體。在擴(kuò)散焊接頭被拉 斷后，在銅一側(cè)的表面可觀察到很厚的鋁層。 壓力越大、 溫度越高， 界面處緊密接觸的面積越大， 越易于原子擴(kuò)散。 壓力小易產(chǎn)生界面孔 洞，阻礙晶粒生長(zhǎng)和原子穿越界面的擴(kuò)散遷移。 銅、鋁原子具有不同 的擴(kuò)散速度，擴(kuò)散速度大的 A1 原子越過(guò)界面向 Cu 側(cè)擴(kuò)散。而反方 向擴(kuò)散過(guò)來(lái)的 Cu 原子數(shù)量較少。受 A1 熱物理性能的影響，壓力不 能太大。試驗(yàn)證明，Cu/A1擴(kuò)散焊壓力為11. 5 M Pa,可避免界面擴(kuò) 散空洞的產(chǎn)生。在溫度和壓力不變的情況下，延長(zhǎng)保溫時(shí)間到 25一 30 min時(shí)，接頭強(qiáng)度有顯者的提咼。保溫時(shí)間長(zhǎng)，銅、鋁原子擴(kuò)散均勻充分。時(shí)間太短，銅、鋁原子來(lái)不及進(jìn)行充分?jǐn)U散，無(wú)法形成牢固結(jié)合的擴(kuò)散焊接頭。 但時(shí)間過(guò)長(zhǎng) 使Cu/A1界面過(guò)渡層區(qū)晶粒長(zhǎng)大，金屬間化合物增厚，致使接頭強(qiáng) 韌性下降。在(520 540)C的焊接溫度下，擴(kuò)散時(shí)間為 60 min時(shí)，接 頭界面結(jié)合較好。通過(guò)以上試驗(yàn)和分析確定的Cu/A1真空擴(kuò)散焊最佳工藝參數(shù)為：加熱溫度(52