扩散焊是连接组件的一种非常有价值的技术，特别是在飞机工业中，它涉及将加热的组件压在一起，以使组件中的原子相互扩散以形成金属对金属键。在某些具有特定均匀晶粒结构的金属（例如钛）的情况下，扩散键合可以与超塑性成形相结合，超塑性成形是一种技术，其中金属制品（通常为片状）被加热并经历缓慢变形，在此期间金属拉伸并在变形区域变薄，但不颈部或断裂，这样金属制品可以形成所需的形状。

铝及其许多合金可以超塑性形成，但它们具有极其顽强的表面氧化物，可防止扩散粘合;由于铝的物理特性（低密度和高强度），它是飞机工业的理想选择，但它无法通过扩散粘合形成复合材料结构，导致设计限制。术语“铝”将在本规范中使用，以包括铝和铝合金。

我们描述了一种将铝制成的组件扩散粘合到另一个组件（也可以由铝制成）的方法，方法是对铝组件进行喷砂和化学处理以去除氧化层，然后将组件组装到堆栈（或包装）中，其中组件位于配置所需的最终扩散键合制品，最后在优选540至580°C的温度下将组装好的堆栈扩散粘合2 至5小时。扩散键合步骤是通过将要连接的组件（通常是片状）放置在腔中，在腔上放置超塑性膜，将膜的边缘压缩到腔壁上以密封腔，在膜背对腔的一侧施加气体压力并同时抽空腔， 由此，膜上的压差压缩腔中的组分。将组件加热到 540 至 580 o C，这与由于膜上的压差而施加在组件上的压力一起导致组件之间形成所需的扩散键。在扩散键合过程中必须抽空腔体，例如压力为10⁻⁶毫巴，以防止铝部件上的氧化层重整到阻止金属原子扩散的程度，从而阻止扩散键合;一些氧化物的形成是不可避免的，但如果它是有限的，那么产生的扩散键可以有足够的强度;我们发现，如果要使粘合具有可接受的强度，则必须在喷砂/化学处理步骤的约20分钟内进行扩散焊接。
                                          

上述技术有许多缺点：

• （1） 成功的扩散焊接需要高真空度，这意味着膜必须提供出色的密封性，并且真空泵设备必须具有非常高的质量，以确保在腔内保持足够的真空。虽然这可以在实验室规模上充分实现，但在工业规模上实现是极其困难和昂贵的，
• （2）由于铝部件的清洁表面最多只能暴露在空气中20分钟，因此必须在此期间进行堆垛的组装和型腔的排空;正如人们所理解的那样，这是一项艰巨的任务，特别是在工业规模上。和

• （3）腔内压力的监测非常困难，并且有可能在要粘合在一起的材料片之间捕获空气袋，并且这种气穴会污染被焊接的表面。
  

  
  

我们现在发现了一种可以克服或至少减少上述缺点的技术。

将不同金属相互焊接的方法，方法是对它们进行广泛的加工以形成复合制品，该复合制品具有在基材顶部的耐腐蚀材料的外层，为制品提供强度和/或不同的耐腐蚀性。EP-A- 0 022 605中给出的例子是制造具有普通钢基座和不锈钢外覆盖层的管材或薄板。在工作步骤之前，通过电子束焊缝焊接不同金属层，主要是为了防止层在工作步骤中剥落，但也要防止氧气在热加工过程中接触层之间的界面，如果存在，则会抑制层之间键的形成。

这些金属部件[敏感词]是片状的，并且由易于形成氧化物表面涂层的铝或铝合金制成，该过程包括在要粘合的预定区域中从铝部件上去除氧化物表面涂层， 组装组件以形成堆栈，将堆栈放置在电子束焊接装置的腔室中，抽空腔室，通过电子束焊接将堆叠中组件的边缘区域焊接在一起，从腔室中取出焊接的堆栈，随后对堆栈进行扩散粘合步骤，其中组件在所述预定区域粘合在一起;然后优选将扩散粘合的堆栈超塑性地形成成所需的形状。优点是，焊接的组件堆栈可以在不同时向堆栈施加真空的情况下进行扩散粘合，并且清洁铝组件以去除表面氧化物和扩散粘合之间的间隔可以大大延长到数小时或数天的周期，而不会将粘合强度降低到不可接受的水平。

电子束焊接装置真空室的抽真空相对简单，因为后者上的密封件必须在从室温到560 的所有温度下都是气密的。o C，因此密封件和抽真空程序比电子束焊接室复杂得多，在电子束焊接室中，密封件必须在更小的温度范围内保持气密性。此外，电子束室的抽真空时间比扩散键合装置的腔短，因为电子束焊接室相对于扩散键合装置相对简单，并且因为扩散键合装置通常包含几个要扩散键合在一起的组件堆栈，因此需要较长的抽真空时间，这导致了本发明的另一个优点，因为它在氧化物去除阶段的约20分钟内实现电子束焊接比在这段时间内抽真空扩散键合装置的腔室要容易得多，如上所述，这是防止氧化物在清洁表面上重新形成所必需的，这将阻止随后的扩散结合。

优选的是，也就是说，通过将铝（或其他氧化性金属）制成的组件置于酸蚀刻或脱氧溶液中，然后对它们进行喷砂，然后进行化学处理以除去剩余的氧化物。

扩散焊可以与组件同时进行，但优选在没有组件同时工作的情况下进行。（除了在扩散焊接过程中不再需要对组件施加真空），也就是说，组装和焊接堆栈中的组件在540至580°C的温度下压缩 两到五个小时。或者，扩散焊接步骤可以在加热压力机中进行，例如在热等静压机中进行。热等静压（H.I.P.）是粉末冶金领域的一种众所周知的技术，涉及对部件施加等静压，同时将其保持在所需的温度。使用这种技术，可以实现每平方英寸数千磅（数百万帕斯卡）的压力;此外，热等静压机很大，因此可以在任何时候在 H.I.P. 腔室中放置多个堆栈，以便可以将不同尺寸的单个堆栈粘合在一个批次中。

在试验中，我们发现，即使在电子束焊接和压制之间延迟几个小时后，通过热压焊接堆栈产生的焊接质量也很好。

本文的一个优点是可以[敏感词]控制焊接室中的真空度，并且没有在要粘合的板材之间截留空气的危险。这些因素有助于在焊接板中保持一致的焊接质量。