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超越熔化的边界：扩散焊接如何在不熔化的情况下创造坚固接头？
扩散焊接，或称扩散连接，是一种使用于金属加工的固态焊接技术，能够连接相似及不相似的金属。这一技术的核心原理是基本的固态扩散，透过将两个固体金属表面的原子随着时间交错融合。在通常情况下，这会在约为材料绝对熔化温度50-75%的高温下进行。即使在室温下也可以实现一定程度的连接。扩散焊接通常透过施加高压与这些材料的高温来进行，这一技术在航空及核能产业中，用于焊接高强度及耐火金属时表现尤为出色。
扩散焊接是一种不需液体熔融、且通常不需填充金属的焊接方式。
历史
扩散焊接的历史可以追溯到几十个世纪以前。在珠宝及其他应用中使用的「金填」技术，便是一种有助于连结金和铜的古老方法。工匠们首先将一小块固体金打形成薄金箔，再将其置于铜基材上，并添加重量。接着，利用所谓的「热压焊接」方法，将重量/铜/金箔组合放入炉中加热，直到金箔充分与铜基材结合。现代扩散焊接方法则由苏联科学家N.F. Kazakov于1953年进行描述。
扩散焊接的特性
扩散焊接的一大优势在于其不涉及液体熔融，并且一般不需要额外的填充金属。这意味着整体重量不会增加，接头的性能往往展现出与基材相同的强度及温度阻力。此外，材料的塑性变形非常小，残留应力亦微乎其微，并且不会因焊接过程而受到污染。理论上，这一技术可在任何尺寸的接头表面进行，而不会延长加工时间，但实际上，由于施加的压力及物理限制，接头表面面积往往受到制约。
温度依赖性
稳态扩散主要取决于穿过接合面交界面的扩散通量。该过程受到Fick扩散定律的影响，这一现象在实际焊接中，时间的要求主要依靠扩散系数和浓度梯度的变化。在这一过程中，温度是唯一可以控制的变数，这也影响着扩散的效率。
扩散焊接过程
在连接两个具有相似晶体结构的材料时，扩散焊接需将两件待焊材料以接触方式夹紧。焊接前，需对接面进行精密加工以确保光滑且无化学污染物存在。施加的压力和热量通常持续数小时，这一过程的细节决定了最终焊接接头的质量。
扩散焊接的优势
完成焊接后的接头具有与基材相同的物理和机械性质，而过程中不会出现接头内部空隙或断裂的情况。这使得扩散焊接能够生产高精度的复杂形状部件。由于其灵活性，扩散焊接能在电子、航空、核能及微流体技术等多个行业得到广泛应用。
适用性
扩散焊接在电子、航空、核能及微流体等产业中主要用于制造精密部件。尽管相对于其他焊接技术如爆炸焊接，扩散焊接所需的时间较长，但在制作小数量零件时其效率仍然颇具竞争力。随着技术的不断进步，扩散焊接在航空工业的应用愈发广泛，这不仅可以节省制造成本，更能有效利用战略性昂贵材料。
扩散焊接有助于实现高性能的结构，并在降低成本的同时，保持结构完整性。
随着未来技术的进步，扩散焊接是否能在更广泛的应用领域中发挥其潜力呢？
