在高温钎焊中，可以成功连接的材料范围非常广泛，包括先进的高温合金、难熔金属，甚至陶瓷。该过程不受基材本身的限制，而是受填充金属（钎焊合金）在受控、无氧化物环境中“润湿”并粘合到其表面的能力的限制。
成功进行高温钎焊的关键因素不是所连接的具体材料，而是创建无氧化物表面，使熔融填充合金形成牢固的冶金结合。
指导原则：表面润湿
整个钎焊过程都遵循一个基本概念：润湿。理解这一点是选择和准备材料的关键。
什么是“润湿”？
润湿是液态钎焊合金流过并附着在基材表面的能力。成功的钎焊需要出色的润湿性，以确保填充金属通过毛细作用被吸入接头，并在冷却后形成连续、牢固的结合。
障碍：表面氧化物
几乎所有金属在暴露于空气中时，其表面都会形成一层薄薄的氧化物。这层氧化物充当屏障，阻止熔融填充合金与母材直接接触，从而抑制润湿并阻碍结合的形成。
实现无氧化物表面
钎焊的主要挑战是去除这层氧化物并防止其重新形成。这通常通过两种方式实现：
- 助焊剂钎焊：将一种称为助焊剂的化学化合物涂敷到接头上。加热时，助焊剂熔化并溶解氧化物，在钎焊合金流动之前保护表面。
- 气氛钎焊：该过程在具有受控气氛（例如真空或惰性气体）的炉内进行。这种环境要么去除氧气（防止氧化），要么包含还原现有氧化物的活性元素。
高温应用的常见基材
高温钎焊对于连接必须在严苛环境中使用的材料至关重要。材料的选择完全取决于最终应用的要求。
钢和镍基高温合金
不锈钢、合金钢、镍和因科镍合金等材料经常用于航空航天和能源领域的高性能应用。它们在高温下固有的强度和耐腐蚀性使其成为这种连接方法的理想选择。
活性金属和难熔金属
钎焊通常是连接钛、锆、铌和钼的首选方法。这些材料在高温下与氧气反应性很高，因此受控气氛炉钎焊是确保清洁、牢固接头的唯一可行选择。
先进和异种材料
钎焊最大的优点之一是它能够连接无法焊接的材料。这包括将金属连接到陶瓷，或连接熔点差异很大的金属，例如铜与钢。
了解权衡和限制
虽然用途广泛，但高温钎焊需要仔细的工程考虑，以避免潜在的故障。
填充金属兼容性
选择的钎焊合金与基材一样关键。它的熔点必须低于基材，但能够承受最终的使用条件。其化学成分也必须兼容，以确保适当的冶金结合，而不会产生脆性金属间化合物。
气氛控制的重要性
对于钛或含铝高温合金等活性金属，气氛控制并非可选——它是强制性的。不充分的真空或不纯的惰性气体将导致由于在钎焊温度下立即形成氧化物而导致接头失效。
热膨胀不匹配
连接异种材料（例如金属与陶瓷）时，必须管理它们不同的热膨胀率。当组件从钎焊温度冷却时，不匹配的收缩率会产生应力，可能导致接头或材料本身开裂。
为您的目标做出正确选择
选择正确的材料和工艺是使它们与您的主要工程目标保持一致的问题。
- 如果您的主要关注点是高温下的结构强度：镍基高温合金（如因科镍合金）和高强度不锈钢是您的最佳选择，通常在真空炉中连接。
- 如果您的主要关注点是连接异种材料（如钢与陶瓷）：钎焊是理想的选择，但您必须仔细设计接头并选择韧性填充金属以适应热膨胀应力。
- 如果您的主要关注点是使用活性金属进行轻量化：钛和铝合金可以通过钎焊可靠地连接，但这需要极其清洁的工艺和严格控制的炉气氛。
最终，成功的高温钎焊取决于对基材、填充合金和加工环境精确控制的整体理解。
总结表：
| 基材类别 | 常见示例 | 关键考虑因素 |
|---|---|---|
| 钢和高温合金 | 不锈钢、因科镍合金、镍 | 在高温下具有高强度和耐腐蚀性。 |
| 活性金属和难熔金属 | 钛、锆、钼 | 需要严格的气氛控制（例如，真空）。 |
| 异种/先进材料 | 陶瓷、铜与钢 | 适用于不可焊接的组合；管理热应力。 |
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