秘诀在于形成瞬态液相 (TLP)，它从根本上改变了结合界面。 当铜基多孔箔被加热到高于 $1083^\circ$C 时，它会在母材之前熔化，从而激活接触表面并加速原子扩散。这个过程消除了组件之间明显的物理边界，从而形成与镍铬母合金抗拉强度相匹配的均匀化结构。
多孔铜箔充当临时催化剂，熔化以桥接表面的物理间隙。通过启动瞬态液相，它能够实现快速扩散和元素均匀化，有效地消除了焊接界面，使接头表现得像单一的连续材料。
高强度结合的力学原理
通过熔化激活
铜箔的熔点低于镍铬合金。
当焊接温度超过 $1083^\circ$C 时，多孔结构中的铜会熔化，形成局部液相区域。该液相会立即“润湿”固体母材表面，确保在微观层面实现完全的物理接触。
加速扩散
箔的多孔性并非缺陷，而是功能特性。
该结构允许熔化的铜快速渗透箔的厚度。这比固态扩散允许的要快得多，从而加速了原子扩散，使元素从母材进入接头，反之亦然。
消除界面
在传统焊接中，通常会留下一个明显的“线”或界面，它会成为应力集中点和薄弱环节。
瞬态液相机制导致该焊接界面作为结构元素完全消失。随着扩散的进行，液相在镍和铬的富集过程中等温凝固（在恒定温度下），与周围材料无缝融合。
为何能保持母材完整性
防止晶粒粗化
长时间的高温通常会导致晶粒过度生长，从而削弱母材。
使用这些活性中间层可以在不需要标准扩散焊中通常所需的长时间停留时间或过高温度的情况下实现有效的结合。这保留了镍铬合金的细晶粒结构，维持了其固有的机械强度。
破坏氧化膜
表面氧化物是实现牢固扩散焊的主要障碍。
箔的非平衡微观结构和液相的形成有助于破坏和置换界面氧化膜。这消除了可能导致接头承载能力降低的脆性区域。
理解权衡
温度精度
成功取决于是否达到中间层的特定熔化阈值。
您必须严格控制工艺，确保温度超过 $1083^\circ$C 以触发液相。如果温度过低，铜将保持固态，并且实现高强度所需的快速均匀化将不会发生。
成分变化
虽然均匀化是目标，但接头的化学成分会发生变化。
引入铜会改变接头的局部合金成分。虽然这在拉伸试验中实现了与母材相同的强度，但您必须验证该富铜区域的耐腐蚀性或抗氧化性是否符合您的特定环境要求。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高铜基多孔箔在扩散焊过程中的有效性：
- 如果您的主要关注点是最大接头强度：确保您的热循环保持在 $1083^\circ$C 以上足够长的时间，以便瞬态液相完全扩散并消除界面。
- 如果您的主要关注点是母材完整性：利用箔的快速结合能力，最大限度地缩短总加热时间，防止周围合金的晶粒粗化。
通过利用瞬态液相，您可以将机械接头转化为母材的冶金延续。
总结表：
| 机制特征 | 在扩散焊中的作用 | 对接头质量的影响 |
|---|---|---|
| 多孔结构 | 加速原子扩散和渗透 | 确保快速的元素均匀化 |
| 低熔点 | 在 $1083^\circ$C 时触发瞬态液相 (TLP) | 消除物理界面边界 |
| 表面润湿 | 置换和破坏界面氧化膜 | 防止脆性区域和应力点 |
| 等温凝固 | 将接头无缝融合到母合金中 | 实现抗拉强度相当 |
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参考文献
- O.V. Makhnenko, D.V. Kovalchuk. Modelling of temperature fields and stress-strain state of small 3D sample in its layer-by-layer forming. DOI: 10.15407/tpwj2017.03.02
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
