真空扩散焊接在研究原子扩散中的应用

利用扩散偶来研究碳原子、氮原子和氧原子在钢中的扩散是一种很有用的方法。但是扩散偶在制作过程中需要进行焊接。以往的焊接法,由于焊接温度很高,在焊接过程中扩散偶内部扩散组元已发生显著地扩散。本文作者把当前在焊接工艺中已用于生产的真空扩散焊接工艺用来制作扩散偶,并为此设计制作了一台专门用于制作扩散偶的小型真空扩散焊接设备。实际使用结果表明:用它制作的扩散偶,焊接温度很低≤750℃,焊接面平直,扩散组元无明显扩散(焊接过程中产生的扩散层厚≤0.02mm),且焊接强度较大,经拉伸实验证明不会在焊接面开裂。已使用这种方法制作的扩散偶研究了碳原子、氮原子和氧原子在不同成分的钢中的扩散规律,并测出了这些原子的扩散系数。有关这方面的工作已在其它文章中发表。     

关于碳氮原子在钢中扩散系数求解方法的研究

本文采用“扩散偶法”研究了碳氮原子同时向奥氏体扩散时的扩散系数的求解方法，研究结果表明：在奥氏体状态下，碳原子的扩散系数可根据Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ公式进行求解；而氮原子的扩散系数只能根据“限定源法”进行求解。     

铁铝原子在金属间化合物形成中的扩散

采用铁铝扩散偶,研究铁铝原子在化合反应中的扩散和金属间化合物的形成机理,扩散偶在铁铝低共熔反应温度上下进行热处理,结果表明,扩散偶在低于共熔反应温度处理时,在扩散偶铁－铝界面铁的一侧,通过铝原子的扩散,形成了富铝相金属间化合物ＦｅＡｌ２;而在高于共熔反应温度处理时,则在铁－铝界面上,通过铁、铝原子的互扩散形成了金属间化合物Ｆｅ３Ａｌ５,并随时间向两旁生长,两种化合物均为多孔体。研究发现铁、铝原子的     

固体互扩散生长的唯象理论

原子互扩散过程中可以产生复杂的应力应变现象,但目前缺乏系统的理论分析。传统固体化学扩散理论的研究对象是扩散的原子或原子流,并不关心互扩散区域内微观体积单元的变化,因此无法描述原子扩散流与应力之间的关系。为了解决这一问题,作者借鉴流体力学的基本概念和方法,通过建立固体互扩散区域中“流点”的概念,推导了描述固体互扩散生长的普适方程,严格区别了相的体积生长与界面生长方式,并给出多元扩散偶中相生长的一般动力学描述。在此基础上,详细讨论了分别与两种不同生长方式相联系的扩散应力和扩散应变问题,并以此分析具有代表性的固态反应周期层片型结构的形成机理。     

固相扩散Cu/Al界面研究

利用“铆钉法”制备了界面为曲面的Cu-Al扩散偶。用光学显微镜和彩色金相技术，研究了烧结过程中界面的迁移情况及其影响因素。研究表明，界面迁移过程受原子的扩散控制；温度是影响界面迁移的主要因素，保温时间是次要因素；试样烧结过程中Cu／Al界面双向迁移并且向Al侧迁移的程度较大。     

钢回火碳扩散行为的表征方法

在第三代高强钢设计中,碳是最重要的合金化元素,表征碳元素在钢中的扩散行为,是设计和调控钢中显微组织结构以获得优异力学性能的关键。本文对中钢中碳原子占位及扩散行为表征技术的研究进展进行综述,分析了钢回火过程中碳原子占位状态及扩散行为与组织性能的关系,对相关表征技术进行了梳理及对比,为研究、掌握碳原子扩散运动与微观组织转变关系规律提供借鉴和参考。     

硅钢中Si原子对C原子扩散过程影响的第一性原理研究

使用基于密度泛函理论的第一性原理计算法探究硅钢内部C原子的扩散特性。首先,建立2×2×2的硅钢晶胞;其次,由过渡态搜索(CI-NEB)方法确定C原子在硅钢晶胞中的扩散方式,即C原子通过在第一邻近(Ⅰ)八面体间隙位置之间连续跳跃完成自身扩散;最后,通过设置不同C原子的扩散路径,计算得出C原子扩散激活能及扩散系数。研究结果表明：在硅钢中C原子的占位为八面体间隙位置,硅钢中的硅元素可以减小C原子的扩散激活能,增大C原子扩散系数,使得C原子在铁基合金中更容易发生扩散。综上可知,运用第一性原理探究合金中原子相互作用及扩散特性是准确且可行的。     

固相扩散Cu/Al界面研究

利用"铆钉法"制备了界面为曲面的Cu-Al扩散偶.用光学显微镜和彩色金相技术,研究了烧结过程中界面的迁移情况及其影响因素.研究表明,界面迁移过程受原子的扩散控制;温度是影响界面迁移的主要因素,保温时间是次要因素;试样烧结过程中Cu/Al界面双向迁移并且向Al侧迁移的程度较大.     

Al-Cu二元系在540℃时的扩散行为研究

【目的】研究Al-Cu二元系在540℃的扩散行为,为Al-Cu双金属复合结构实用化提供参考依据。【方法】利用电子探针显微分析仪(EPMA)对不同退火温度下二元扩散偶的形貌和成分进行分析研究。【结果】将Al-Cu二元扩散偶在540℃的真空退火炉中分别退火36 h、48 h和60 h后,在扩散区可以观察到4种金属间化合物(IMCs)θ(Al_2Cu)、η_2(Al_(0.939)Cu_(0.987))、ζ_2(Al_9Cu_(11.5))和γ_1(Al_4Cu_9)。中间化合物扩散层的厚度与时间的平方根呈现线性关系,符合抛物线生长规律。同时,为了进一步研究Al-Cu之间的扩散行为,对互扩散系数进行计算,并对该方法做详细的介绍。【结论】随着温度的升高,金属间化合物的生长常数和互扩散系数也随之增加,其中Al_4Cu_9的生长常数和扩散系数在4个IMCs最大。金属间化合物的生长主要受到体扩散的控制。     

弱压缩真空态的位相特性及光学衰减器中位相扩散的分析

本文利用Ｐｅｇｇ定义的相闰，研究了弱压缩真空态的位相特性。分析了光学衰减器中位相演化规律，并将位相几率分布中的扩散与Ｆｏｋｋｅｒ－Ｐｌａｎｃｋ得出的结果进行比较。     

PDC钻头真空扩散焊工艺研究

介绍了PDC钻头的特点和真空扩散焊接技术与设备，主要探讨了如何通过实验研究进行真空扩散焊接工艺参数的确定，从而提高焊接产品质量，降低生产成本。     

真空条件下高速钢中脱碳层的变化

在真空条件下对３种有初脱碳层的高速钢进行了退火实验，考察了在无氧的条件下高速钢中碳的扩散，指出了高速钢的脱碳与高速钢中碳化物的分解和游离碳扩散有关。     

镍基钎料接头中硼的扩散行为

对镍基钎料中硼元素在钎焊接头扩散区的扩散行为作了较系统的研究．采用Ｘ射线衍射分析，ＳＥＭ和ＥＤＸ等方法，证实了硼的扩散对形成优良的钎焊接头具有决定性的作用．试验表明；扩散区的硼以Ｍ３Ｂ２型存在，它的数量和形态受许多因素的影响．只有在等温凝固的结束阶段，硼的扩散才比较接近Ｆｉｃｋ定律．     

异种钢熔化焊接头氢的扩散行为

本文全面地分析了用奥氏体型填充材料焊接珠光体异种钢接头氢在焊接过程不同阶段、不同部位的扩散和聚集特点,并建立了相应的氢的扩散模型。所得结论为深入研究氢在异种钢接头延迟裂纹形成中的作用奠定了一定的理论基础。     

35CrMnSi/T3惯性径向摩擦焊接复合界面的元素扩散

应用惯性径向摩擦焊工艺进行了35CrMnSi/T3的摩擦焊接,并利用扫描电子显微镜观察了界面的微观结合特征,利用能谱分析仪检测了界面元素的扩散.试验结果表明:惯性径向摩擦焊飞轮转速为3 000 r/min时,35CrMnSi/T3接触面结合紧密并形成了明显的波浪状"咬合",界面附近发生了元素的互相扩散与溶解,实现了冶金结合;界面处Fe原子在Cu基体中的扩散距离约为33μm,Cu原子在钢中的扩散距离约为3μm;径向摩擦焊接过程中接触面快速而剧烈的塑性变形有利于抑制摩擦焊接头中氧的不利影响.     

低温处理时钢铁中碳原子的扩散

讨论在各种温度下钢铁样品中碳原子的扩散行为．讨论了晶界、位错和点缺陷对碳原子扩散过程的影响，提出了钢铁材料在深冷处理中碳化物析出的可能机理．     

异种金属材料扩散焊界面断裂分析

本文探讨了将能量理论应用于异种金属材料扩散焊接头界面断裂韧性测试的可行性，并应用双悬臂梁试件测试了（Ａ３＋Ｃｕ，Ａ３＋ＬＹ１２）几种材料组合扩散焊接头界面的临界裂纹能量释放率。结果表明，异种金属材料扩散焊接头界面裂纹能量释放率与材料的弹性模量及板厚的组合有关，通过材料性能和几何尺寸的合理匹配，可以优化界面抗断裂性能。     

AISI304/低碳钢真空扩散焊接头组织和性能

采用真空扩散焊接方法连接AISI304奥氏体不锈钢和低碳钢异种材料.在焊接温度和焊接压力恒定的条件下,研究焊接时间对ASTM304/低碳钢异种材料扩散焊接头组织和性能的影响.研究结果表明:在焊接温度850℃,焊接压力10 MPa,焊接时间60 min条件下AISI304奥氏体不锈钢/低碳钢异种材料实现了良好的扩散结合,其强度和韧性均超过低碳钢母材水平.接头抗拉强度达到440 MPa,拉伸断裂发生在低碳钢一侧.在扩散焊高温环境下,界面附近有碳化物偏析现象,析出相为脆硬的Cr23C6,脆硬相的出现导致界面韧性下降,延长焊接时间可有效避免有害化合物Cr23C6的析出,冲击韧性达到120.5 J/cm2,冲击断口在低碳钢一侧.     

提高材料表面耐磨性的工艺研究及其机理探讨

在电阻对焊机上，利用电阻热直接进行石墨向钢表面扩散工艺的研究。确定了获得一定厚度液体层的最佳工艺参数，研究了液态或固态条件下稀土对扩散效果的影响，初步探讨了碳在固态与液态下的扩散机理     

α-Al2O3陶瓷与金属镍的真空扩散焊

为研究α-Al2O3陶瓷和金属镍之间的扩散焊接,以α-Al2O3陶瓷和高纯金属镍为母材,通过真空扩散焊的方法,考察焊接温度、压力及保温时间对焊接效果的影响。采用电子万能试验机测试工件的焊接强度,用扫描电镜(SEM)观察陶瓷与金属界面的显微结构,用能谱仪(EDS)研究焊接面的扩散情况。结果表明:用Mo-Mn法将陶瓷表面金属化,在θ=1 164℃、p=7.5 MPa、t=30 min的实验焊接条件下,具有较强的扩散能力,金属镍向α-Al2O3陶瓷一侧扩散渗透,实现了α-Al2O3陶瓷与金属镍的连接。