Mo和Al箔扩散连接界面反应层形貌分析

在压力20MPa,温度600℃保温50min～6h时间条件下,利用扩散连接方法连接厚度为微米级的Mo和Al箔,观测Mo-Al固-固界面生长和演变情况。结果表明,Mo-Al界面反应新生相是在距接触界面0.5～0.7μm的Mo箔表皮下形核,进而撕裂、顶开Mo表皮,成岛状生长,进入到Al基体中,并将撕裂的Mo表皮带入新相内部,形成Mo夹层。因此,在Mo-Al界面反应初期,反应界面形貌不是平直的,而是类似界面上分布的岛屿,且每一种新生相纵向比沿界面的横向生长速度快;随着这些岛屿的生长相连,Mo-Al反应界面会出现3层连续的反应层,即Mo3Al8,MoAl5,MoAl12。当Al箔较薄而被反应消耗完毕后,会形成单独的MoAl4反应层,且会出现一种反应物"吞食"另一种反应物的现象,最后剩下含Mo高的Mo3Al8,MoAl4相。     

Al/Sn二元扩散偶相界面扩散溶解层的形成机理

采用层片式扩散偶制备技术制备Al/Sn扩散偶,在不同热压温度条件下进行热处理,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、XRD衍射仪等研究Al/Sn扩散偶扩散溶解层的形貌特征与形成机理。结果表明:在0.5 MPa和230℃烧结条件下,Sn元素优先沿Al晶界扩散,然后沿其表面扩散;随着扩散时间的延长,Al与Sn元素间扩散和溶解程度增大,界面区无新物相生成,最终形成由Al和Sn的离异合金组织组成的界面过渡层且呈锯齿状形态分布;Al/Sn界面冶金结合是Al和Sn固相扩散、溶解与结晶共同作用的结果。     

Al/Co相界面的扩散溶解层

采用镶嵌式扩散偶,在不同退火处理条件下,对Al/Co扩散溶解层进行了研究。利用扫描电子显微镜和电子探针显微分析仪观察和分析了扩散溶解层的形态和形成规律,并对其形成机理进行了探讨。结果表明,当进行600℃保温75h退火处理后,在Al/Co界面处形成了结构为Al/Co2Al9/Co4Al13/Co2Al5/CoAl/Co,并与Al-Co二元合金相图上相的位置顺序一致、厚度约170μm的扩散溶解层。CoAl相层首先在Co基体上形成,然后其余三个相层都在CoAl相层上形成;Co4Al13相层和Co2Al5相层几乎同时呈"柱状"方式分别纵向向Co块和Al丝相向生长,生长到一定的厚度,再从根部转向横向生长,最终层2和层3交错在一起;最后Co2Al9相层在Al/Co4Al13界面处形成。Al-Co扩散溶解层的形成是Al和Co固相扩散、溶解与结晶的结果,由于扩散浓度和固溶度的相互作用,导致了扩散溶解层析出的序列性。     

TB2/Cu/TB2扩散焊的界面反应

通过ＯＭ,ＳＥＭ,ＸＲＤ,ＥＤＭＡ等分析测试手段,对膝用Ｃｕ箔作蹭夹层的ＴＢ２扩散焊界面组织、反应相生成及其生长规律进行了分析。仍照Ｃｕ－Ｔｉ二元相图,选择扩散焊温度分别为１１２３Ｋ,１１７３Ｋ和压力为５ＭＰａ,经３０,６９。１２０ｍｉｎ扩散焊后,Ｃｕ与Ｔｉ分别生成Ｃｕ３Ｔｉ２,ＣｕＴｉ,ＣｕＴｉ３,这三者都硬而脆,尤其是ＣｕＴｉ３的生成使界面性能严重恶化。     

Ti-Ni-Cu三元扩散偶的界面研究

采用"铆钉法"制备了界面为曲面的Ti-Ni-Cu三元扩散偶,使用光镜和扫描电镜,结合电子探针微区元素分析技术,对扩散反应进行了分析.结果表明,Ti-Ni-Cu三元扩散偶在973 K反应200h,共生成了10个扩散溶解反应层,其中包括两个Ti-Ni二元金属间化合物(Ti2Ni,TiNi);3个Ti-Cu二元金属间化合物(TiCu,Ti3Cu4和TiCu4);5个Ti-Ni-Cu三元金属间化合物(TiNi2Cu,CuNi29Ti10,Cu3NiTi8,Cu12NiTi7,Ti50Ni32Cu18).     

铜/铝层状复合材料结合机理与界面反应研究进展

对铜/铝层状复合材料的固相结合机理及扩散退火过程中界面金属间化合物的形成和生长规律的研究进展进行论述,并提出该材料今后的发展趋势.     

Al-Cu扩散偶的界面反应

用"铆钉法"制备了界面为曲面的Al-Cu二元扩散偶,将扩散偶于真空退火炉中在不同工艺条件下进行热处理;利用彩色金相、显微硬度测试方法对扩散偶界面区域进行了观察测试。结果表明,Al-Cu扩散偶在500℃下保温25～125h和520℃下保温25～100h的热处理条件下界面形成了厚度均匀的扩散层,扩散层包括3个亚层;在520℃下保温125h时界面扩散层靠近Al基体一侧形成共晶组织,并迅速向Al基体内部扩展;扩散层的显微硬度明显高于Al、Cu基体,说明形成了脆性的金属间化合物。     

钛/铝爆炸焊接界面扩散行为分子动力学模拟

为揭示钛/铝爆炸焊接界面原子的扩散行为,采用分子动力学模拟从原子尺度分析了钛/铝爆炸焊接界面原子的微观扩散机理。利用Materials Studio建立了钛/铝爆炸焊接焊点处的分子动力学模型,结合爆炸焊接的物理过程,将爆炸焊接过程分为加载和卸载2个阶段,通过LAMMPS程序计算了爆炸焊接钛、铝原子的均方位移、径向分布函数、扩散层厚度等,利用OVITO软件再现了不同阶段界面原子的扩散行为。在爆炸焊接加载阶段,钛、铝原子不发生扩散,只在平衡位置做振动,铝原子振动要比钛原子振动强。爆炸焊接卸载开始时,钛、铝原子发生互扩散。钛/钛原子键能高,不易破坏,铝/铝原子键能低,容易破坏产生空位、间隙等缺陷,有利于钛原子深入扩散到铝晶格内部,但铝原子难以进入钛的晶格内部。采用扫描电镜和EDS能谱表征了钛/铝爆炸焊接复合材料界面元素分布,与模拟结果有很好的一致性。     

约束条件下界面纯铝层裂尖应力场的数值分析

对强度错配约束条件下LY12／Al／LY12四点弯曲试样界面纯铝层内裂纹前端进行了弹塑性大变形平面应变应力场数值分析。结果表明：在小范围屈服条件下随着中间纯铝层厚度的降低，其峰值载荷呈线性增加；强界面的约束使得其塑性变形由类似单金属纺锤形转变为平行于界面的纵向发展，该趋势随其厚度降低而越来越明显；裂尖三轴应力约束及最大拉应力水平随载荷增加或纯铝层厚度降低而升高，且均随归一化J积分增加沿一特定的路径变化．当界面对纯铝层塑性变形约束明显增加时，高的三轴约束将诱发微裂纹和孔洞的萌生，同时伴随着中间纯铝层的脆化甚至局部解理。     

铝铁双金属铸件热浸镀扩散界面组织分析

以铝铁双金属复合铸件为研究对象,研究了HT 250缸体铸件经过铝熔体热浸镀后,热侵镀时间对界面扩散层厚度和形态的影响。结果表明:700℃下热浸镀10 min为最佳工艺条件。     

Fe—16Al基合金与Fe—28Al基合金的形变与再结晶织构

研究了Ｆｅ１６Ａｌ（摩尔分数,％,下同）基合金与Ｆｅ２８Ａｌ基合金的温轧形变与再结晶织构。结果表明,ＦｅＡｌ合金系中,不同Ａｌ含量对塑性变形及再结晶机制的影响是与由Ａｌ含量不同引起的结构变化密切相联系的。Ｆｅ１６基合金形变与再结晶行为与纯ＢＣＣ金属类似。Ｆｅ２８Ａｌ基合金变形时外力对织构形成有敏感影响,变形时晶界的应变协调能力较弱。且再结晶后晶粒取向分布有明显的随机化倾向。     

Fe3Al/Q235异种材料扩散焊工艺

探讨了Fe3Al／Q235异种材料扩散焊合适的焊接工艺，利用扫描电镜(SEM)和显微硬度计观察测量了Fe3Al／Q235真空扩散焊接头形态及显微硬度分布，分析了工艺参数对接头性能的影响。结果表明，真空扩散焊加热温度1080℃，加压9．8MPa，保温60min得到的Fe3Al／Q235接头界面结合良好，在扩散界面无明显脆硬相出现，有利于避免接头处出现裂纹，改善Fe3Al／Q235焊接接头的性能。     

PRIMARY STUDY FOR THE TECHNOLOGY OF ELECTROLESS PLATING Fe Al P ALLOYS

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｌｏｙｄｅｐｏｓｉｔｓｈａｖｅｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｗｉｄｅｌｙｉｎｍａｎｙｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．ＢｕｔｔｈｅｓｔｕｄｙｆｏｒＦｅｂａｓｅａｌｌｏｙｄｅｐｏｓｉｔｓｒｅｍａｉｎｓｔｏｂｅｗｅａｋｌｉｎｋ．〔１〕Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｉｓｔｈａｔｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｃｔｉｏｎｏｆｉｒｏｎａｌｌｏｙｓｉｓｔｏｏｗｅａｋ．Ｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏ…     

Fe40Al/TiC复合材料的高温氧化特性

用自发熔渗法制备了TiC基Fe40Al金属间化合物复合材料。用氧化增重方法，研究了Fe40Al／80vol％-88vol％TiC复合材料在700℃-1100℃的恒温空气中的氧化动力学，并借助SEM／EDS和XRD等手段研究了氧化过程中材料微观组织结构的演变及材料表面粗糙度对氧化特性的影响。复合材料的氧化增重和氧化时间呈幂函数关系，幂指数约为0．63—0．75，氧化速率随着氧化时间的延长而降低。氧化层主要由致密的TiO2组成，TiO2颗粒的尺寸与氧化温度和材料表面粗糙度有关。     

Fe3Al/ZrO2复合材料海水腐蚀电化学行为

用电化学阻抗、极化曲线、扫描电镜等测试手段研究单相Fe3Al和Fe3Al／ZrO2复合材料的耐海水腐蚀性能。结果表明：浸蚀初期，材料的抗局部腐蚀能力由强到弱依次为单相Fe3Al〉Fe3Al（75 vol％）／ZrO2〉Fe3Al（50 vol％）／ZrO2，但随着浸蚀时间的延长，Fe3Al（50 vol％）／ZrO2复合材料的腐蚀速率下降较快；浸蚀30d后，其抗海水腐蚀性最好。     

铝/铁复合板与铝合金超声波辅助钎焊

利用超声波辅助钎焊的方法,在大气环境、中温、无钎剂条件下,实现了铝合金与薄膜铝/铁复合板的高强、可靠连接.研究了采用Zn-Al,Al-Si钎料得到的焊缝组织及其性能.结果表明,采用Zn-Al钎料钎焊5A06铝合金和复合板,超声波能有效破除氧化膜,铝膜溶解扩散易于控制,焊缝没有金属间化合物,在铝层未完全溶解时,抗剪强度均大于70 MPa,焊缝由α-Al,η-Zn,共晶和共析组织构成;采用Al-Si钎料钎焊1100纯铝和复合板,复合板铝膜短时间内完全溶解,焊缝存在复杂的Fe-Al-Si三元化合物,并发现明显的裂纹,抗剪强度约为20 MPa.     

钢基表面单道激光熔覆Fe3Al金属间化合物的研究

以纯Fe3Al粉末为原料,采用同步送粉式激光熔覆工艺在低碳钢基体表面合成Fe3Al金属间化合物.利用金相显微镜、扫描电镜与X衍射实验方法对熔覆合金层、合金层与钢基体的结合界面等进行了显微组织与相结构的分析.结果表明,激光熔覆功率对合金层品质有较大影响,本实验在2 kW激光熔覆功率条件下获得了致密、无肉眼可见气孔、夹杂、裂纹等缺陷的熔覆层,熔覆表面有一定起伏的合金层,合金层与基体间完全冶金结合;熔覆合金层主要由单相Fe3Al构成,熔覆层组织为细小等轴状晶粒,等轴晶内部由大量更为细小的条状Fe3Al晶粒构成.     

Al含量对Fe3Al金属间化合物耐磨性的影响

采用机械合金化和热压烧结法制备了不同Al含量的Fe3Al金属间化合物块体材料,室温下在M-2000磨损试验机上进行了不同载荷和距离的干摩擦磨损试验,利用SEM观察试样磨损后的表面形貌,对其耐磨性能和磨损机理进行了研究.结果表明,Al含量对热压烧结Fe3Al的耐磨性能有显著影响.除Fe-30Al外,Al含量越高,耐磨性越好,其中Fe-32Al的磨损量大幅度下降,而Fe-30Al出现反常.不同Al含量的Fe3Al块体材料的耐磨性与其力学性能密切相关.不同载荷下Fe3Al块体材料的磨损机制有着明显差异:低载荷下磨损表面发生塑性变形,磨损形式是以磨粒磨损为主的微切削和微犁沟;而在高载荷下,应力集中产生裂纹并迅速扩展,最终导致疲劳断裂,以片层状剥落为主要特征.     

Fe3Al/18-8不锈钢扩散焊界面附近的元素扩散

对Fe3Al/18-8钢扩散焊界面附近元素的分布进行计算并通过电子探针(EPMA)进行实验测定,结果表明,界面附近靠近18-8钢一侧,其Al,Ni元素的计算值和实测值有所差别,Fe,Cr元素分布的计算值和实测值较为接近.加热温度1333 K时,Cr元素在Fe3Al/18-8钢界面附近扩散距离增加至80μm,Ni元素扩散距离增加至140μm.Fe3Al/18-8钢扩散焊界面过渡区宽度为x2=7.5×102exp(-75.2/RT)(t-t0).在一定加热温度下,保温时间超过60 min以岳界面过渡区宽度不再明显增加.     

硅对Fe/Al固态扩散反应中Fe_2Al_5生长动力学的影响

采用Fe/Al-Si扩散偶的方法,利用SEM-WDS,研究了550℃硅在Fe/Al固态扩散反应中对Fe2Al5生长动力学的影响。实验结果表明,铝中硅含量不超过1.5 wt%时,扩散层中只出现Fe2Al5相,其生长动力学符合抛物线关系,实验测定的铁和铝在Fe2 Al5中的综合扩散系数(D)在含硅量(wt%)分别为0、0.5、1.0和1.5时,分别为3.46×10-15、2.61×10-15、1.28×10-15和0.86×10-15 m2/s。随硅含量增加,其抑制Fe2 Al5相生长速度的效果明显加强。当铝中Si含量为2%和3%时,首先出现Fe2 Al5相。随扩散时间的延长,在Fe2Al5相靠近Al-Si的一侧依次出现了τ1/τ9和τ5相,化合物层生长速度明显加快。由于部分硅以三元化合物的形式存在,导致硅的抑制作用下降。