真空热压扩散焊接技术

1. 引言面向脱碳社会，人们期待通过材料的高效利用来减少材料损耗、降低加工过程中的碳排放并提高生产效率。在此背景下，能够实现精密焊接、直接焊接和异种材料焊接的“扩散焊接”技术近年来受到关注。虽然扩散焊接技术早已存在，但其独特的特性与市场需求逐渐匹配，使得该技术重新受到审视。本文将介绍扩散焊接的基础知识、扩散焊接所需设备真空热压机的发展动向、扩散焊接工艺的开发状况以及IMS提供的服务。2. 扩散焊接概述2.1 焊接技术中的扩散焊接定位
在制造业中，将物体组装、连接起来的焊接技术不可或缺。迄今为止，已开发出许多焊接方法，每种方法都有其优点和缺点，需要根据材料和使用环境选择最合适的焊接方法。图1展示了焊接方法的种类。其中，扩散焊接被归类为通过材料一体化实现母材连接的材料焊接，属于固相焊接的一种。固相焊接是指在焊接时不熔化母材，而是在固态下进行连接的方法。下文将阐述扩散焊接的定义、原理和特点等。
2.2 扩散焊接的定义
“扩散焊接”在JIS Z3001-2中被定义为“使部件紧密接触，在母材熔点以下的温度条件下，施加尽可能不引起塑性变形的压力，在接合面间实现金属结合的方法”。它有时也被称为扩散焊或热压焊，多数情况下含义相同。此外，ISO/TR 25901-3也给出了“diffusion welding”的类似定义，它也被称为“diffusion bonding”或“diffusion joining”，是一种在世界范围内广泛使用的方法。2.3 扩散焊接的原理
扩散焊接过程大致可分为图2示意图所示的四个步骤（1）、（2）。步骤①中，焊接件在大气环境下层叠放置，接合界面存在微细凹凸和大气中的气体。步骤②中，将焊接件放入扩散焊接装置中，当炉内气氛变为真空时，接合界面存在的气体被去除，防止焊接件氧化和孔洞（微小的未接合部分）的形成。同时开始加压和加热，步骤③中，接合界面的微细凹凸发生塑性变形导致变形贴合，随着接触面积的增加，焊接得以进行。随后，步骤④中，接合界面之间的体积扩散（晶内扩散）进行，通过界面移动和空隙消失，最终焊接部位与母材一体化，完成焊接。

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