6061和4043鋁合金在不同金屬表面的潤(rùn)濕行為及界面結(jié)構(gòu).pdf

1、鋁合金以其優(yōu)良的抗氧化性能而被廣泛應(yīng)用于熱浸鍍工藝中的鍍層材料。以鋼和鈦?zhàn)鳛榛w，通過(guò)熱浸鋁工藝得到的鍍層不但可以實(shí)現(xiàn)材料表面的室溫抗腐蝕性而且可以提高材料高溫下的抗氧化性。而在銅表面熱浸鍍鋁并結(jié)合半固態(tài)連接可以避免Al-Cu連接過(guò)程中過(guò)多脆性相的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)Al-Cu復(fù)合材料的有效連接。熱浸鋁工藝的實(shí)現(xiàn)及鍍層質(zhì)量的控制與鋁合金在基體表面的潤(rùn)濕性密切相關(guān)。同時(shí)異種金屬連接過(guò)程中釬料對(duì)母材良好的潤(rùn)濕性是獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要因素之一。因此，

2、本課題通過(guò)研究鋁合金與T2銅、Q235鋼、TC4鈦合金及TA2純鈦的潤(rùn)濕行為及界面結(jié)構(gòu)，探討界面反應(yīng)與潤(rùn)濕性及鋪展動(dòng)力學(xué)間的相互聯(lián)系。研究?jī)?nèi)容有望進(jìn)一步豐富上述基體熱浸鋁工藝及異種金屬連接過(guò)程中釬料對(duì)母材潤(rùn)濕性的相關(guān)基礎(chǔ)理論。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了熔融6061和4043鋁合金分別在T2銅表面的潤(rùn)濕行為，研究表明：該體系屬于典型的溶解潤(rùn)濕，在650~700 oC，潤(rùn)濕性與溫度存在典型的相互依賴(lài)，隨著溫度升高最終潤(rùn)濕性逐漸

3、改善；在700~750 oC，隨著溫度升高潤(rùn)濕性無(wú)明顯改善，最終平衡接觸角均在21o左右；界面分層現(xiàn)象可由溶解析出理論解釋?zhuān)麄€(gè)界面呈三層，依次為α2 Al-Cu固溶體、δAl-Cu固溶體及AlCu金屬間化合物；三相線區(qū)域熔融鋁合金含量相對(duì)較少，隨著Cu的溶解更容易達(dá)到飽和，并析出金屬間化合物；金屬間化合物產(chǎn)生后阻礙三相線區(qū)域固-液界面物質(zhì)交流，同時(shí)阻礙熔滴鋪展，從而抑制潤(rùn)濕；兩者體系的鋪展動(dòng)力學(xué)均可由溶解過(guò)程控制潤(rùn)濕模型描述，6061

4、和4043鋁熔滴在基板表面呈非線性鋪展，潤(rùn)濕激活能分別為52 kJ/mol和57kJ/mol。⑵研究了熔融6061和4043鋁合金在Q235鋼、TC4鈦合金及TA2純鈦表面的潤(rùn)濕行為，研究表明：上述體系均為典型的反應(yīng)潤(rùn)濕，最終潤(rùn)濕性與溫度存在典型的相互依賴(lài)關(guān)系，隨著溫度升高潤(rùn)濕性明顯改善；鋁合金中微量的Si、Mg導(dǎo)致界面結(jié)構(gòu)及最終潤(rùn)濕性產(chǎn)生差異，Si在界面富集，并且滿(mǎn)足熱力學(xué)條件；界面處富 Si的致密層(Fe2(Al1-xSix)5、T

5、i7Al5Si12)產(chǎn)生后阻礙三相線區(qū)域固-液界面物質(zhì)交流，從而抑制潤(rùn)濕；而Ti7Al5Si12不穩(wěn)定，隨著溫度升高，致密的Ti7Al5Si12逐漸分解，同時(shí)在三相線區(qū)域產(chǎn)生疏松的Al3Ti金屬間化合物，疏松相的產(chǎn)生能夠破除基板表面的氧化膜，促進(jìn)鋁合金熔滴與基板發(fā)生反應(yīng)，從而促進(jìn)潤(rùn)濕；Mg以蒸汽的形式揮發(fā)后包裹在三相線附近充當(dāng)氣相釬劑(還原劑)，還原基板表面的氧化膜，使得基板表面呈金屬性，熔滴與潔凈的基板接觸并發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)三相線區(qū)域產(chǎn)