鋁－鋼連接液固界面反應(yīng)研究進(jìn)展

何歡，勾文欽，景艷，房強(qiáng)漢，趙康培

(山東交通學(xué)院工程機(jī)械學(xué)院，山東濟(jì)南250357)

0 前言

獲得鋁/鋼異種金屬優(yōu)質(zhì)連接接頭的關(guān)鍵是金屬間化合物的控制問題。而鋁鋼連接界面金屬間化合物種類較多，生長機(jī)制則更為復(fù)雜，需要綜合考慮界面發(fā)生的溶解、擴(kuò)散以及化學(xué)反應(yīng)等多個方面［1－2］。鋁/鋼固液界面反應(yīng)機(jī)理是鋁/鋼連接過程中金屬間化合物生長的理論基礎(chǔ)，對控制界面金屬間化合物生長、獲得優(yōu)質(zhì)的鋁鋼連接接頭以及最終從根本上解決冶金上不相容的異種金屬連接難題具有重要意義。為闡明鋁/鋼界面反應(yīng)機(jī)理，文中進(jìn)行了液態(tài)鋁與固態(tài)鋼界面反應(yīng)的總結(jié)，分析了鋼的熱浸鍍鋁、鋁－鋼異種金屬釬焊以及熔釬焊的界面反應(yīng)產(chǎn)物種類、生成順序及生長機(jī)制，為后續(xù)鋁－鋼等異種金屬連接的深入研究提供參考。

1 界面化合物種類

1．1 近平衡態(tài)界面

研究人員對于鋁－鋼固液界面反應(yīng)的研究大多是從熱浸鍍鋁開始的。熱浸鍍鋁雖然不是一個焊接過程，但其界面反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間更容易控制，其反應(yīng)規(guī)律可為材料連接界面的固液界面反應(yīng)提供重要參考。

W．J．Cheng等人［3］報道了低碳鋼熱浸鍍鋁界面由大量的Fe2Al5和少量FeAl3組成，F(xiàn)e2Al5為正交或單斜晶體結(jié)構(gòu)，沿c軸［001］方向存在30%的晶格空位，能量較大，原子易擴(kuò)散，為其快速生長提供了條件。

K．Bouche等人［4］利用熱浸試驗研究了30～45 min時間范圍內(nèi)700～900℃固態(tài)高純鐵與高純鋁液的作用。界面主要生成了兩層形狀不規(guī)則的化合物，一層為靠近鋼側(cè)的數(shù)量較多的Fe2Al5，一層為靠近鋁側(cè)的少量的FeAl3。……