PDF《异种材料焊接接头热应力缓冲中间层的研究现状》

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4 ) 作者简介: 徐振钦(

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7 3 -) , 男, 山东枣庄人, 副教授, 博士. 经过多年的研究与实践, 国内外研究者发展了常温 结合法、 中间层法、 改变结合部位形状法、 局部加热 法、 接合部位离散化、 避免拉伸载荷法、 相变释应力 法、 控制显微裂纹法等[

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2 ] 多种方法来降低扩散焊 或钎焊焊接接头的热应力.综合降应力效果、 工艺 复杂程度、 适应性等因素, 中间层法最具实用性.同时, 中间层法也是其它方法应用的基础, 其中热应力 缓冲中间层的选择是此方法的关键.中间层置入扩 散焊或钎焊接头有多种方法, 主要包括直接置入、 电镀、 化学、 等离子喷涂、 离子镀、 离子注入等, 其中以 直接置入薄片状或粉末态中间层法最为经济实用, 应用最广.为了给国内相关研究技术人员提供参 考, 作者对近些年来异种材料焊接接头热应力缓冲 中间层的研究成果进行了综述. ・

6 ・ 第3 7卷第1 2期2013年1 2月机械工程材料MaterialsforMechanicalEngineeringVol.37No.12Dec.20131热应力缓冲中间层的基本类型 异种材料接头热应力缓冲中间层的类型很多, 其降应力效果、 制备方法、 工艺难度均有很大区 别[

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4 ] .概括起来异种材料接头热应力缓冲中间层 的常见类型有以下6种.

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1 软质中间层 此中间层主要是采用一些软质金属材料.铝、 铜、 镍等纯金属因塑性好、 屈服强度低, 常用作此类 中间层, 它主要是依靠软中间层的微塑性变形来释 放接头热应力.

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2 硬质中间层 此中间层主要是采用一些硬质金属材料.钨、 钼、 钽等硬质金属因弹性模量大、 线膨胀系数小, 可 以减小连接材料之间的物理性能失配, 从而减小连 接接头的热应力.

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3 复层中间层 此中间层使用软硬不同的金属所组成, 根据需 要可选择二层或三层, 相对于单一的软质或硬质中 间层, 复层中间层综合了软、 硬中间层的优点, 具有 更好的接头热应力缓冲效果, 尤其适合热膨胀系数 相差较大的陶瓷与金属接头.

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4 复合材料中间层 复合材料中间层设计的基本原理是在相对较软 的基体相( 或粘结相) 中加入颗粒状、 纤维状等硬质 相, 利用基体相( 或粘结相) 保证中间层良好的塑、 韧性, 利用硬质相实现中间层的高温强度和低线膨胀 系数.硬质相多以混合粉末的形式直接加入, 也可 利用焊接过程的化学反应原位生成.此中间层可通 过改变硬质相与软质相的配比来调节自身线膨胀系 数, 进一步减小连接材料之间的物理性能失配使接 头降热应力效果进一步优化.

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5 吸能夹层中间层 此中间层主要是采用一些多孔材料, 如金属纤 维滤网、 金属泡沫、 陶瓷纤维滤饼等, 再配合合适的 钎料形成.由于这种中间层具有特殊的吸能作用和 止裂作用可取得较好的缓冲接头热应力的效果.

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6 功能梯度中间层 此中间层采用功能梯度材料, 其物理性能随之 呈梯度变化, 从而最大限度地减小因两种被连接材 料的性能失配而引起的接头热应力. 单层的软质或硬质中间层降热应力原理明确, 应用工艺相对简单, 但降热应力效果有限, 特别是对 于一些物理性能差异很大的异种材料焊接, 采用单 中间层的焊接接头难以达到使用要求.降热应力效 果更好、 具有更大设计空间的复层中间层、 复合材料 中间层、 吸能夹层中间层及功能梯度中间层成为近 年来的研究热点, 作者主要以这4种类型中间层为 对象, 综述近年来 扩散焊/钎焊用中间层的研究现状.