Al/Fe液-固界面扩散反应层生长动力学分析

采用镶嵌式技术制备了Al/Fe扩散偶,在铝熔点以上铁熔点以下进行扩散热处理,对Al/Fe液-固界面扩散反应层的生长动力学进行了分析,并建立了生长动力学方程。结果表明,Fe2Al5是热处理保温过程中唯一生成的新生相。在Fe2Al5连续单相层形成之前,其生长受Al原子和Fe原子的化学反应控制;一旦连续的Fe2Al5单相层形成,其生长则主要依赖于Al原子沿其晶界的扩散控制,且伴随着其晶粒尺寸的长大。在800℃以下热处理,可忽略晶粒长大对原子扩散的影响,其生长动力学方程为:y=2020.96exp(-78490/RT)t0.25。但当热处理温度超过铁熔点的0.7倍后,则不能忽略晶粒长大的影响,应适当减小生长动力学方程中的生长指数值。     

液固铸造4343/3003/4343铝合金复合锭的界面组织EI北大核心CSCD

采用液固铸造法制备4343/3003/4343铝合金复合锭,研究了复合锭的界面组织、元素分布和界面结合强度,分析了复合锭的界面结合机理。结果表明：在725-750℃浇注4343铝合金,复合锭的界面冶金结合良好,复合界面清晰平直。复合界面由Al-Si固溶体层和Si,Mn元素扩散层构成,Al-Si固溶体层厚薄均匀,Mn,Si元素的扩散距离分别为10μm和32μm,复合界面的结合强度高于3003铝合金的抗拉强度。液固铸造4343/3003/4343铝合金复合锭的界面复合机理为：4343铝合金熔体首先在3003铝合金锭表面急冷形成Al-Si固溶体,Al-Si固溶体中的Si和3003铝合金中的Mn相互扩散,形成牢固冶金结合的复合锭。     

铝/铝涂层复合材料液固复合法制备及其界面结合机理

研究了一种新的双金属复合工艺,采用电弧喷涂技术对型芯预喷涂一层纯铝涂层,对涂层进行喷砂处理后,将纯铝液浇注到铸型中实现基体与涂层的结合,以此来提高涂层的结合能力。实验结果表明,基体和涂层之间实现冶金结合,并在涂层中发现有铝液渗入的现象。研究表明,在液固复合铸造过程中,铝液在涂层表面发生润湿、渗透、熔合和扩散的作用,实现了基体和涂层之间的冶金结合。     

镁含量和硅对铁-锌铝镁合金固-液扩散偶中Fe-Al反应层的影响

在热浸镀锌中,铁基表面Fe-Al化合物层的形成会影响镀层的生长和质量。将Fe/(Zn-11%Al-3%Mg)和Fe/(Zn-11%Al-x%Mg-0.2%Si)扩散偶在600℃下进行25min的固-液扩散实验,利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究了镁含量和硅对铁-锌铝镁合金固-液界面Fe-Al合金层形成的影响。结果表明,Fe/(Zn-11%Al-3%Mg)固-液扩散偶反应层由FeAl3和Fe2Al5相层组成;随着Mg含量的增加,Fe/(Zn-11%Al-x%Mg-0.2%Si)扩散偶中反应层的厚度呈现先增加后减少再增加的变化趋势,当镁含量为3%时反应层厚度最薄;Fe/(Zn-11%Al-3%Mg)扩散偶中Fe-Al反应层的平均厚度比Fe/(Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si)扩散偶中反应层的厚度大60μm,证明Si元素起到抑制Fe-Al反应层形成的作用。研究结果为解释Super Dyma合金镀层中不形成明显的Fe-Al抑制层提供了实验依据。     

Ti/Cu扩散溶解层的组织结构和形成规律

采用镶嵌式扩散偶,在不同退火处理条件下,对Ti/Cu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组织结构和形成规律.结果表明,随着加热温度的升高和保温时间的延长,在Ti/Cu界面处会形成相界面依附于扩散偶组元Cu丝、形态各不相同、层数以及总层与单层厚度逐渐增加的"环状"扩散溶解层;当进行700℃、100小时真空退火热处理时,扩散溶解层厚度为93μm;其中一层呈"锯齿状"朝向Cu,分别有两层处于同一个层区域内,并以"竹笋状"方式互相交错重叠;结构为Cu/Cu4Ti/Cu2Ti/Cu3Ti2/Cu4Ti3/CuTi/CuTi2/Ti,而且其结构与Cu-Ti相图上各个相的左右排列顺序一致.不同的扩散温度和时间,Ti/Cu相界面处将几乎同时结晶出不同层数、厚度和结构的扩散溶解层.     

压力条件下固-液复合法制备铜/锌复合材料的研究

采用压力条件下固-液复合法,在不同的锌液浇注温度下制备了铜/锌复合材料,并对其界面结合质量、组织成分和硬度等进行分析研究。结果表明:在铜板预热温度440℃,锌液浇注温度420℃时,可以获得厚度约为8μm、冶金结合良好的复合界面,此时界面层抗拉强度大于40.86MPa,超过铸态锌基体的抗拉强度;随着锌液浇注温度的升高,界面层厚度增加,抗拉强度降低,界面层生成的金属间化合物(CuZn)增多;界面层硬度显著高于基体硬度。     

对金属陶瓷硬质覆层材料界面层扩散的研究

根据三元硼化物金属陶瓷硬质覆层材料6B的制备工艺,研究了该硬质覆层材料界面过渡层的形成机理.利用菲克第二定律,建立了其界面过渡层扩散厚度的理论模型,根据该模型对6B的界面过渡层厚度进行了计算.利用扫描电镜和电子探针对6B界面过渡层的扩散机理和扩散过程进行了试验研究,试验研究结果与理论分析结果相符.根据理论分析和试验结果确定了一定制备工艺条件下该硬质覆层材料界面过渡层扩散组元的扩散系数.     

直拉法生长中因晶体旋转引起固液界面的温度起伏

根据一个简化的直拉法晶体生长的物理模型,给出了当晶体旋转时由于晶体旋转轴与温场对称轴不一致所引起固液界面温度起伏的表达式,并且在 LiNbO_3单晶生长中进行了实验验证,得出了这种固液界面的温度起伏是形成旋转生长条纹原因的结论。     

25Cr5MoA/Q235钢固-固复合轴界面特性的试验研究

;复合轴结构上所具有的特点,使其即使结合强度较低,也不易产生剥离,经过后续热处理,通过元素的扩散过程,提高复合轴的结合强度.     

基于铜铟二级微纳米层固液扩散互连方法

提出一种基于特殊形貌铜铟二级微纳米层的液固扩散互连方法.将两块具有针状阵列结构的铜铟二级微纳米层的基板表面相互接触,对接触区域进行加热以进行固液互连.这种铜铟微纳米层具有二级结构,第一级为细小均匀的圆锥形阵列铜针层,第二级为镀覆铜针层上的铟微米层,其能有效防止铜层氧化.在互连温度260℃下,铟变成液态,互连时液态铟浸润铜针层,形成金属间化合物Cu2In.通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜及焊接强度测试仪分别分析了互连界面的显微组织,金属间化合物和剪切强度变化趋势.发现随着互连时间的延长,互连界面组织均匀,剪切强度增加,互连质量良好.这归因于铜针层结构与铟层形成物理互锁界面,铟在界面处与铜形成金属间化合物Cu2In.Cu2In是一种优质相,具有良好的塑性,提高了互连质量.热处理实验表明这种铜铟微纳米层互连技术短时热处理即可获得较好的互连强度.     

液相对流对固液界面稳定性的影响

以模型合金丁二腈－乙醇的强制性晶体生长为基础，利用自行研制的液相对流驱动装置，详细考查了液相自然对流及强迫对流作用下，模型合金平界面失稳的动态生长过程，证实了液相的流动加快了液相温度与浓度分布的均匀化，从而增强了液／固界面的稳定性。并且随流动速度的增加，界面稳定性提高。     

Fractal Description of the Solid/Liquid Interface of a Directionally Solidified Superalloy with Different Phosphorus Content

The solid/liquid interface of a directionally solidified Ni-base superalloy with different phosphoruscontents was quantitatively described by means of fractat method.When the solidification rate wasfixed,the relationship between the fractal dimensionality of the solid/liquid interface and the phos-phorus content of the test alloy was given.Combined the thermodynamics and fractal theory,the ef-fect mechanism of phosphorus content on fractal dimensionality of the solid/liquid interface wasdiscussed.     

基于界面影响区特征的铜/铝复合板损伤行为研究

目的 基于Cohesive–GTN模型建立考虑了界面影响区的铜/铝复合板有限元损伤模型,研究铜/铝复合板塑性变形的损伤演化行为,精细化分析金属层状复合板的损伤机理。方法 采用拉伸试验机、显微硬度计、EDS能谱仪、扫描电镜等测试手段,结合试验模拟,将获取的参数输入ABAQUS有限元软件中并对模拟结果进行研究分析。结果 基于试验法确定了界面区的宽度约为3 μm,铜侧界面影响区宽度约为50 μm,铝侧界面影响区宽度约为100 μm。当塑性变形量逐步增加时,铜层材料较早发生损伤断裂,之后铝层进入集中失稳阶段,主裂纹贯穿铝层直至复合板材料整体发生断裂。此外,各异质层材料内部孔洞的体积分数不断增大,达到材料失效时的孔洞体积分数,材料发生损伤失效。结论 基于Cohesive–GTN模型建立考虑了界面影响区的铜/铝层状复合板有限元损伤模型,并结合试验验证了模型的合理性和可靠性。在考虑了界面影响区的基础上,研究了铜/铝复合板塑性变形损伤演化行为,揭示了铜/铝复合板塑性变形损伤机制,为后续金属复合板的损伤分析提供更为精细化的建模方法。     

Characterisation of steel/nickel bronze clad strips prepared by continuous solid/liquid bonding method

A continuous solid/liquid bonding method was successfully developed to fabricate Cu–10wt-%Ni–1wt-%Fe (nickel bronze) clad steel with a good metallurgical bonding in the present study. The results indicated that the diffusion distance of interface is about 1.90–2.18?µm. The average tensile shear strength of centre composite strip at as-cast state is 228?±?5?MPa, while that of edge is 202?±?6?MPa, and the interface strength is higher than that of bronze since the fracture always occurs on the nickel bronze side. After the rolling process, the tensile shear strength increases with the increasing rolling reduction. The reason can be ascribed to the strengthening of the nickel bronze whose strength is still lower than the interface.     

Ni-Cr/Ti/瓷界面反应机制

采用磁控溅射技术,在Ni-Cr合金表面溅射一层Ti薄膜作为中间层,研究了Ni-Cr/Ti/瓷界面组织结构,产物种类、分布及反应机制。结果表明:Ni-Cr/Ti/瓷界面反应复杂,界面处形成的新物相有Ti2Ni,AlTi3,TiO2,SnCr0.14OX,NiCr2O4和Cr2O3。高温烤瓷过程中,Ti与Ni以稳定的化合物Ti2Ni形式结合,同时Ti与陶瓷中Al2O3反应生成AlTi3化合物,与SnO2和SiO2发生置换反应生成TiO2,TiO2与陶瓷中氧化物结合,更好的实现了Ni-Cr合金与陶瓷的连接。     

材料超塑性和超塑成形/扩散连接技术及应用

大量的工程材料都具有超塑性,以材料超塑性为理论基础的超塑成形/扩散连接技术是先进制造技术的一种,在航空航天等许多工业部门得到了越来越多的应用.分析了材料超塑性现象,超塑性变形机理研究进展,超塑成形/扩散连接技术的理论基础.以及超塑成形/扩散连接复合工艺的技术优势、研究进展和应用现状,并展望了超塑成形/扩散连接技术的发展趋势.     

熔体浸渗法制备镁/氧化铝复合材料

采用熔体浸渗法制备了Mg/Al2O3复合材料,利用X射线衍射、扫描电镜、金相显微镜等测试手段对其微观组织结构和力学性能进行了表征,并对试样断裂韧性和耐磨性进行了研究.结果表明:熔体浸渗法制备的Mg/Al2O3复合材料具有双连续相网络结构,且界面结合良好;随着Mg含量的减少,复合材料断裂韧性降低、耐磨性大幅度提高.     

Ti/ZrN2/Al薄膜界面扩散反应的研究

利用直流磁控反应溅射法在Al基底上制备了ZrN2及Ti多层薄层,利用扫描俄歇微探针的深度剖析和线形分析技术研究了真空热处理对Ti/ZrN2/Al样品膜层之间的界面化学状态和相互作用的影响,研究结果表明,真空热处理使Ti/ZrN2/Al薄膜界面上发生了明显的界面扩散和化学反应,生成了TiNx物种,并且薄膜内层发生了严重的氧化反应。     

扭转圈数对高压扭转SiC_P/Al复合材料界面扩散行为和组织性能的影响

采用OM和EDS研究不同扭转圈数下高压扭转法制备SiC_P/Al复合材料的显微组织和界面扩散行为,并结合组织特点和界面特征分析扭转圈数对复合材料拉伸性能和断裂机理的影响。结果表明:扭转圈数的增加可以有效提高SiC颗粒分布的均匀性,闭合孔隙,界面处Al元素扩散能力增强,扩散距离增大,Al扩散系数实际计算值较理论值增大了10~(17)倍,形成以元素扩散和界面反应为主的强界面结合,试样抗拉强度和伸长率不断提高,少量的SiC颗粒均匀分布在断口韧窝中,断裂主要以基体的韧性断裂为主;当扭转圈数较大时,SiC颗粒在剧烈剪切作用下破碎加剧,颗粒"再生团聚"导致孔隙率增大,潜在裂纹源增多,形成大量结合强度较低的断裂新生界面,试样抗拉强度和伸长率显著降低,在团聚位置易形成尺寸较大的深坑韧窝,复合材料断裂呈现韧性断裂与脆性断裂的混合模式。