Soudage par diffusion (SD) à l'état solide
Assemblage par diffusion (soudage ou brasage)

Assemblage par diffusion est un terme générique recouvrant une famille de procédés qui reposent sur la diffusion [M 55] pour l'établissement de liaisons fortes entre deux pièces métalliques. Il convient donc de les comparer soit aux assemblages par fusion, soit aux assemblages mécaniques. Ces procédés sont en général plus lents que ceux qui impliquent le passage à l'état liquide d'une partie de l'assemblage au niveau du joint comme le soudage par fusion ou le brasage conventionnel. S'ils ne présentent généralement pas l'avantage d'une grande productivité, les procédés « d'assemblage par diffusion » en présentent bien d'autres liés :

• à l'absence de microporosité et de ségrégation, totale pour le soudage par diffusion, partielle pour l'assemblage par brasage-diffusion ;

• à l'absence de discontinuités, zone fondue (ZF) ou affectée thermiquement (ZAT) ;

• à l'absence de déformation massive et quasi-absence de contraintes résiduelles et donc possibilité d'un assemblage de précision ;

• au haut niveau de résistance mécanique de l'interface (contrainte à rupture en général supérieure à 80 % de la contrainte à rupture du moins résistant des matériaux de l'assemblage).

Toutes les pièces d'un assemblage par diffusion sont soumises au même cycle thermomécanique. Il peut donc être nécessaire de compléter ou de refaire le traitement thermique. La formation de composés stables à l'interface peut poser un sérieux problème de qualité et interdire le soudage par diffusion ou du moins orienter le choix des technologies.

Les domaines d'application des procédés d'assemblage par diffusion vont de l'électronique et de la fabrication de capteurs, à l'ingénierie nucléaire et la construction aérospatiale. Ce sont bien souvent des marchés de « niche ». Les assemblages de matériaux avancés comme les composites à matrice métallique ou les alliages durcis par dispersoïdes (ODS) et les assemblages métal/céramique qui ne peuvent être assemblés par le soudage conventionnel ou par brasage (avec une phase liquide massive) peuvent souvent l'être avec les procédés d'assemblage par diffusion.

Nous verrons qu'il existe une assez grande variété de technologies d'assemblages par diffusion, même en limitant le propos au soudage et au brasage par diffusion. Nous sommes en effet amenés à distinguer au niveau fondamental les assemblages en phase solide et les assemblages par diffusion avec une phase liquide transitoire dits brasage par diffusion. Nous considérerons essentiellement les procédés avec un faible niveau de déformation plastique généralisée (< 1 %), mais nous les comparerons rapidement à des procédés connexes traités par ailleurs dans la collection des Techniques de l'Ingénieur, comme le colaminage, le soudage par explosion et le soudage par friction [M 4 543] [B 7 745] [B 7 746] où la déformation est généralisée.