Cu基非晶作為中間層在金屬瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接中的應(yīng)用研究.pdf

1、瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接技術(shù)具有連接時(shí)間短、連接溫度低、操作方便、殘余應(yīng)力小、熱影響區(qū)小等諸多優(yōu)點(diǎn),尤其是對(duì)于異種材料的連接更具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì),成為當(dāng)前連接領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。非晶合金由于其成分通常選擇在共晶點(diǎn)附近,熔化并凝固后易于形成性能良好的共晶組織,并且非晶合金的熔點(diǎn)通常比晶態(tài)合金低得多,因此非晶合金成為瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接中間層的理想材料。本文制備了Cu46Zr46Al8非晶合金,并研究了Cu元素在此合金中的擴(kuò)散行為,然后采用所制備的非晶合金作為

2、中間層材料,對(duì)純銅及Cu-Fe異種材料進(jìn)行了瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接,研究了連接溫度和保溫時(shí)間的改變對(duì)連接接頭的微觀組織和力學(xué)性能的影響,主要研究結(jié)果如下:
　　(1)采用銅模吸鑄法制備了板狀Cu46Zr46Al8非晶合金,通過(guò)熱力學(xué)表征可知所制備非晶的玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg為425℃,晶化溫度Tx為500℃,過(guò)冷液相區(qū)寬度ΔTx為75℃,熔點(diǎn)Tm大致在720-860℃范圍內(nèi);
　　(2)在440-485℃溫度范圍內(nèi),Cu元素在Cu46Z

3、r46Al8非晶合金中的擴(kuò)散行為遵循Arrhenius等式,其擴(kuò)散激活能為518kJ/mol。通過(guò)與Cu元素在Cu46Zr46Al8晶態(tài)合金中的擴(kuò)散行為進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)Cu原子在非晶中擴(kuò)散更加困難,這與非晶合金特殊的原子結(jié)構(gòu)有關(guān);
　　(3)采用Cu46Zr46Al8非晶合金作為中間層,對(duì)純銅進(jìn)行瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接,接頭結(jié)合良好,無(wú)孔洞、氣孔、裂紋等缺陷,接頭力學(xué)性能隨連接溫度的升高而得到改善,并且斷裂方式由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。其

4、中,在連接溫度為900℃、保溫時(shí)間為120s、連接壓力為0.5MPa的條件下所得到的接頭組織為共晶組織,其顯微硬度接近于母材,拉伸強(qiáng)度為345MPa,接頭性能最好;
　　(4)采用Cu46Zr46Al8非晶合金作為中間層,對(duì)Cu-Fe異種材料進(jìn)行瞬時(shí)液相擴(kuò)散連接,其結(jié)果表明,接頭組織和力學(xué)性能隨連接溫度和保溫時(shí)間的變化而變化。一方面,隨著連接溫度(700-900℃)的升高,接頭組織由金屬間化合物向共晶組織轉(zhuǎn)變,力學(xué)性能也有所提高;