非晶体活性低温焊接的优势有:
远低于金属熔融温度的焊接温度,使焊接更简单、更经济;
形成牢固的粘合层,保证焊接连接的高牢固度;
焊接结构的高机械强度在低温恒温状态下可以保持一个漫长的时间周期(理论上是1012年);
非晶体结构具有高化学稳定性和在外部作用力下的趋于惰性的特性,高抗腐蚀;
用于钛焊接的非晶体特性
非晶体组合
Ti基础-Ni-Zr-Cu
Ti基础-Ni-Zr-Cu-Be-V
Zr基础-Ni-Ti-Cu-Nb-P3M
焊接温度℃
900-1000
850-950
800-900
应用非晶体焊接的优势原理:
非晶体熔融物的非晶体成分具有非晶熔融物熔化时的原子运动的高扩散性,这缩短了焊接过程中热处理的时间。
利用非晶体焊接其温度低于纯钛α-β的变态的温度,用这样的非晶体就保证了焊接后的高机械强度和焊后金属性能不减退。
考虑到非晶体(玻璃形态)状态拥有高度的化学的和结构的均匀性,加上所有非晶体可以称作“瞬间的”熔化的这样的效果,可以把焊接过程中的热作用对钛和钛合金的结构改变减少到最小。
非晶体成分的高物理化学活性可以允许进行足够快的焊接,即所谓的活性精密焊接(активная прецизионная пайка)。这反过来也显著降低了焊接时的热能对焊接材料在机械的、腐蚀的和其它方面的特性的破坏作用。
非晶体焊接是应用在由大量薄壁组件(管子)构成的热交换器、异种金属特种件、高抗腐蚀复杂钛容器上的理想焊接技术。
本技术焊接连接处具有下列特性:
很高的真空密闭度,因为形成了扩散层;
在恒定或变向负载,震动负载和冲击负载情况下具有很高的强度。
很高的耐腐蚀性
钛材料连接强度可到400兆帕。
非晶材料将在焊接领域得到广泛应用,是因为它有两个根本性优势:
1、因高温快速冷却获得一种结构,这种结构不可能出现晶体状态(假合金)。
2、非晶带或者粉末状焊料(带状磨碎而成的)就像制备半成品一样可以从液态直接获得。
应用非晶带和粉末与应用传统方法相比较有下列优势:
带状容易打磨和切削;
带可以冲模和裁切;
带进入粉碎机粉碎成粉时不会失去非晶性;
粉可以很容易填入焊接缝;
带的化学成分具有均一性并且沿长度方向厚度差不大于±8%。
非晶焊料的焊接需要在有中性气体环境下,在电或气体燃烧加热炉内完成。通常,在应用非晶焊料是焊接处会产生一个过渡层,出现晶体发生和扩散连接。这保证了焊接的均匀性和不出现腐蚀。
非晶焊料处于高能量的饱和态可以主动流入孔隙和接缝,可以在大多数情况下满足连接处的大气密度要求。
非晶焊料在各种金属陶瓷类型材料的焊接中也可以应用,不同种类和同种类的金属和合金都可以(不锈钢,钛和铜合金,难熔金属,铝镍和其它合金)
应用的基础行业部门:宇航和航空工业,半导体领域,仪器制造,电子电工,化学机器制造等。
在焊接热交换器的管和管板上应用非晶焊接比氩弧焊有优势的地方除了前面说的还有就是,所有热交换器的管子可以在一个加热炉里经过15-20分钟后同时完成焊接。
当前对焊接结构的要求更加严格了。焊接结构不仅仅需要保证结构强度达到要求,对于一些具体的零件还要保证良好的热力工程学的要求(焊缝区域温度损耗系数值不能高于结构上的远距离选定的其它点的值)。
用更经济的和效果更好的非晶焊料焊接技术替换现有的复杂和昂贵的熔接方法,对于薄壁蜂窝式结构的焊接是最理想不过的。
尤其在美国正在实施0602105A联邦计划“材料科技”,其中就有专门的一节“非晶焊料的活化焊接”。各种结构的和种类的材料的焊接加工技术是这个计划的优先方向,材料首先是钢、铝、镁、钛、陶瓷,这些材料都适用于构成蜂窝和多孔隙结构这类最具前途的项目。