轻质材料超薄均热板的研究现状

随着先进制造、绿色制造等先进理念深入人心，学术界加大了轻质材料焊接工艺的研究。

01 李维伟对 5083 铝合金扩散焊接工艺进行了研究。

铝合金焊接的困难在于铝合金表面氧化膜的存在，阻碍了原子的扩散，因此如何去除铝合金的氧化膜，并防止氧化膜的二次产生是铝合金扩散焊接的关键要素。

李维伟用砂纸打磨后，采用化学方法处理 5083 铝合金，去除铝合金的氧化层，并在试样上涂上一层保护剂，并将其放入真空环境，然后按照预先设定的参数进行扩散焊，实验表明，5083 铝合金在一定工艺参

数条件下，扩散焊是可行的，保温时间相同、温度不同情况下，两铝合金扩散焊界面晶相如图所示。

温度不同时，晶粒的大小也明显不同，从图 5 可以看出，温度上升，晶粒的直径会增大，扩散焊实验从490 ℃开始，保温时间均为 2.5 h，每增加 10 ℃记录一次，在 490 ℃情况下，经过 2.5 h 后，仍然可以清晰地看出两个铝合金材料的分界面，随着温度上升，分界面逐渐模糊，直到温度上升到 550 ℃时，分界面完全消失，两铝合金完全融合，焊接牢固了。

这个实验说明，铝合金焊接采用扩散焊方法是可行的，缺点是耗时长，效率低。

02 于前

于前采用真空扩散焊对 AZ91镁合金/7075 铝合金进行了扩散连接，对焊接接头进行金相显微组织分析，并利用显微硬度计和微机控制电子万能试验机对接头界面扩散区的显微硬度和接头抗剪强度进行分析。

研究结果表明，焊接温度和保温时间对接头抗剪强度有显著影响，在连接温度为 470 ℃，保温时间为 60  min 时，过渡层宽度为 34.36 μm，接头抗剪强度达到最大值 49.8  MPa。

03 牛志伟

牛志伟对铝合金6063 微流道散热板采用了真空扩散焊，并研究了铝合金扩散焊界面的组织形态及界面结合力，以及扩散焊接头的微观组织及力学性能。

04 李琪

李琪研究了铝合金水冷板扩散焊工艺，采用真空扩散焊的方法焊接 6061铝合金，用万能试验机测试焊接接头的抗拉强度，用光学显微镜分析焊后接头的显微组织．在焊接温度为530 ℃、保温时间为 7  h 和焊接压力为 3.5  MPa 的条件下，扩散焊接头的抗拉强度达到最大值 137.3 MPa；扩散焊水冷板在 2 MPa、保压 1 h 的情况下水压检测无泄漏，铝合金变形量不大于 0.5%。采用真空扩散焊工艺实现了 6061 铝合金水冷板的可靠焊接。

05 刘晓辰

刘晓辰提出了一种新型烧结扩散焊接技术，对比并分析了其与传统粉末烧结、扩散焊接和其他密封连接技术的区别与联系。

06 M. Elsad 

M. Elsad 等研究了焊接压力对铝/铜扩散焊接头组织的微结构和力学性能的影响，脉动压力通过破坏金属结合表面的氧化层来显著改善扩散结合过程，同时增加焊接压力会对反应层产生更多的挤压变形（挤压效应），其目的是通过控制键合压力（焊接压力）来改善铝-铜接头的原子扩散和力学性能，温度（600 ℃）和时间（60 min）保持不变，而键合压力在 5~12.5  MPa 之间变化。M.  Elsad 对接头的冶金和力学性能进行了研究。

研究结果表明，在5~12.5 MPa 的压力范围内，接头处生成了一个无氧化物的结合界面。键合压力的升高（5~12.5 MPa）增加了铝/铜界面之间的结合强度（78.39~108.47 MPa）和扩散深度（11.32~20.87  µm）。

07 李文东

李文东为了提高雷达天线组件的成品率，采用钎焊和钎焊-扩散焊复合连接的方法，对 3A21 铝合金多层结构进行了焊接试验研究。通过扫描电镜、能谱和 X 射线衍射对接头组织形貌及成分进行了分析。

结果表明，与钎焊对比，钎焊-扩散焊复合方法所得接头质量较好，接头焊缝微观组织主要包括蜂窝状的 Al 基体、块状 Al-Si 相和初晶 Si 等，母材与钎料之间 Si，Mg，Mn 元素已充分扩散均匀。

通过对接头剪切试验和断口进行分析，结果表明，在一定范围，接头剪切强度随扩散时间及压力的增大而增大，最高抗剪强度达 81  MPa。

接头断口表面形貌为脆性断口，断口表面有很多呈河流花纹状的相对平坦的解理面和少量韧窝。

采用钎焊-扩散焊复合方法所得焊件变形量小于 0.02 mm，满足变形量要求。

08 黄本生

黄本生论述了泡沫铝兼具结构与功能特性，为充分发挥泡沫铝的各种性能，常将其与致密金属进行复合得到三明治结构，以提高其综合力学性能并降低成本。

三明治结构的连接方法众多，而焊接手段是最可靠的连接方式。首先介绍了泡沫铝的性能特点及焊接难点，综述了其焊接方法，包括常规电弧焊、激光焊、钎焊、扩散焊、搅拌摩擦焊、等离子焊以及超声波焊，再对各工艺的局限性进行阐述，最后对泡沫铝连接件焊接工艺的发展方向进行了浅析。

09 Abdo-lhamid

Abdo-lhamid在压力为 29  MPa、不同焊接温度和焊接时间下，采用扩散焊技术连接 7075 铝合金和 AZ31B 镁合金。对样品界面进行扫描电镜观察、剪切测试和显微硬度测试来研究焊接温度和焊接时间对可焊性的影响。

结果表明，7075 铝合金/AZ31B 镁合金复合板材被很好地连接在一起，且在焊合区形成金属间化合物如 Al12Mg17和 Al3Mg2。

由于晶粒粗化和脆性化合物的形成，升高焊接温度和延长焊接时间会导致剪切强度降低和界面焊接硬度增加。450 ℃下焊接 120 min得到的扩焊接接头具有最小的剪切强度（15 MPa）和最大的显微硬度（HV176）。

提高焊接温度且选择合适的焊接时间能显著提高焊接界面层厚度。将焊接温度从 430 ℃提高到 450 ℃，焊接时间为 120 min 时，焊接界面层厚度增加了 26%，而当焊接时间为 60 min时，界面层厚度增加了 6%。 

保温时间相同，温度不同的两铝合金扩散焊界面晶相图（5083）

Phase diagram of diffusion bonding interface between two aluminum alloys with the same holding time and  

different temperatures (5083)