铁/铝扩散偶界面反应层生长机理分析

在不同的加热温度和保温时间条件下,对铁/铝扩散偶的元素扩散特征和界面反应层形成机理进行了探讨.结果表明,保温时间较短,界面结构为纯铁/FeAlx+Al/FeAl/纯铝,保温时间超过某一临界值,不稳定的FeAlx、准稳定的FeAl将转化为稳定的Fe2Al5和FeAl3金属间化合物,最终界面反应层结构为纯铁/Fe2A15+...     

铝/镀锌钢复合热源熔-钎接头中的Al-Fe 金属间化合物层分析

分析了铝/镀锌钢复合热源熔-钎接头中Al-Fe金属间化合物层的相结构,研究了焊接热输入对接头中Al-Fe金属间化合物层厚度的影响及化合物层厚度对接头抗剪强度的影响.结果表明,生成的Al-Fe金属间化合物层主要由Fe3Al,FeAl2,Fe2Al5以及FeAl3组成,并且Al-Fe金属间化合物的生成过程伴随着Si元素的富集现象;Al-Fe金属间化合物层厚度随焊接热输入的增大而增大,但电弧能量对化合物层厚度的影响要大于激光能量对化合物层厚度的影响;Al-Fe金属间化合物层厚度并非越薄越好,化合物层厚度在1.5～4μm范围内,Al-Fe金属间化合物层厚度对接头抗剪强度的影响不大.     

热处理对铁铝涂层相组成及滑动磨损性能的影响

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术得到的铁铝金属间化合物涂层 ,研究了 5 5 0℃和 80 0℃热处理对涂层相组成及滑动磨损性能的影响。结果表明 ,涂层的主要组成相是铁铝金属间化合物 (FeAl和Fe3 Al)和α Fe ,另有少量的Al2 O3 和Al。热处理后 ,一部分Fe3 Al将转变成FeAl,对涂层的显微硬度有明显的影响。剥层磨损是铁铝涂层的主要磨损机理。通过热处理提高涂层的显微硬度 ,将有利于提高涂层的耐磨性     

铝/钢异种金属的沉头铆钉电阻单元焊工艺研究

采用沉头铆钉与沉头孔配合的电阻单元焊工艺连接了钢和铝合金,在Q235/5052Al界面形成了FeAl3金属间化合物。在DP780/Al界面形成了Fe2Al5和FeAl3金属间化合物。焊接电流对熔核直径、拉剪力、铝热影响区平均硬度以及铝板的承载面积有显著影响。确定了3种主要的失效模式:界面失效断裂模型、熔核拔出失效断裂模型和铝热影响区失效断裂模型。在焊接电流为18kA时,获得了最佳的接头力学性能,拉剪力达到5 712N,且失效模式为熔核拔出失效。     

等离子熔覆制备Fe3Al金属间化合物的组织结构

为了提高钢铁表面的抗高温腐蚀性能,应用电弧喷涂和等离子弧熔覆方法在碳钢表面制备Fe-Al金属间化合物涂层。通过对熔覆层及其与钢基体界面的组织结构分析,认为该方法可以在钢基表面获得致密、无夹杂的铁铝金属间化合物层,合金层与基体间完全冶金结合;熔覆层主要由Fe3Al,FeAl和α-Fe相构成。在试验条件下所获得的铁铝合金层,其最高显微硬度可达到514HV。     

钢/铝层状复合板的拉伸力学性能与界面失效过程EI北大核心CSCD

采用准静态拉伸实验研究钢/铝复合板在1×10^(-4)~1×10^(-2)s^(-1)应变速率范围的拉伸力学性能与变形行为,通过扫描电镜表征分析复合界面的组织演变与失效机理。结果表明:钢/铝轧制复合界面生成厚度约8μm、含有少量金属间化合物Fe_(2)Al_(5)和Fe_(4)Al_(13)的过渡层。复合板的强度与钢、铝层之间满足混合法则,界面具有强化作用但易产生微裂纹,界面断裂失效和基层应变硬化导致应力-应变曲线波动。高应变速率加载使界面层急剧断裂,曲线波动程度增大,但断口的界面分离程度减小。准静态拉伸过程,钢/铝界面最先萌生裂纹,层间附加应力引起界面裂纹长大并扩展至铝层内部,钢层随后颈缩导致复合板断裂失效。提高钢/铝界面的结合强度可以改善层状复合板的变形协调性和力学性能。     

铜/钢爆炸焊接板浸铝铸件中铝/钢界面裂纹的形成与扩展

采用铜/钢爆炸复合板浸铝铸造的方法制取了铝/钢铸件.用扫描电子显微镜对复合铸件中铝/钢界面裂纹的形成以及这些裂纹在不同热处理制度下和拉剪测试时的扩展形为进行了分析.研究表明,浸铝铸造后的裂纹主要存在于波侧面的Fe2Al5层中,且大部分平行于波形界面.当试样经过300～600℃,30min退火空冷后,裂纹从波侧面扩展到波谷和波峰,同时在波形界面的块状FeAl3相中也出现平行于波形界面的裂纹.铝和钢的热膨胀系数有较大差异,而在界面导致残余热应力是造成界面裂纹产生和扩展的主要原因.由于铝、钢接触反应时的Kirkendall效应使Fe2Al5层中产生较多的微孔,同时也由于该中间层较厚,因此微裂纹往往在该层中产生和扩展.拉剪测试后的断口分析表明材料主要沿铝/钢波形界面失效.     

热浸Al对Al-Si/38CrMo复合界面固−液成型组织与力学性能的影响EI北大核心CSCD

以38CrMo合金钢和Al-Si-Cu-Mg高强铸造铝合金为原料进行固−液复层铸造。在720℃下进行了5~20 min不同时间热浸镀纯Al、Al-Si合金实验,制备出界面冶金结合良好的钢/铝复层材料。研究热浸镀时间、热浸镀成分对钢/铝界面显微组织和力学性能的影响。结果表明:热浸镀纯Al时,界面金属间化合物为Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3);热浸镀Al-Si合金时,界面金属间化合物为Fe_(2)Al_(5)和Al_(8)Fe_(2)Si。热浸镀纯Al、Al-Si合金界面显微硬度最高分别为535.2 HV和580.6 HV,剪切强度最大分别为28.4 MPa和39.4 MPa。热浸镀时间相同时,热浸镀纯Al形成的金属间化合物层厚度大于热浸镀Al-Si合金形成的金属间化合物层厚度,主要原因是Si元素的存在降低了Fe、Al原子的扩散系数,阻碍了Fe、Al原子之间的扩散,使金属间化合物层的生长受到抑制。     

铜/钢爆炸复合板浸铝铸件的界面组织

采用扫描电镜技术观察和分析了爆炸复合铜／钢板浸铝铸件的铝／钢界面组织，用面扫描探明了界面组织中主要成份的分布，结合粉末样品的X射线谱确定了界面组织的相组成，用拉剪方法测得了界面的结合强度。结果表明：爆覆在钢板上的铜全部溶入铝液中，界面上出现了Fe2Al5与FeAl3两层连续的中间化合物；同时界面附近还出现了FeAl3颗粒相，这种颗粒相的形成可能和浸铝用钢板的爆炸焊接组织有关。界面的结合强度为80．5MPa。     

高速电弧喷涂Fe-Al金属间化合物涂层

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术(HVAS)制备了Fe-Al金属间化合物涂层,并研究了涂层的显微组织和室温至650℃的滑动摩擦磨损性能.结果表明:Fe-Al涂层的平均成分为Fe-20.0Al-14.1O(摩尔分数,%),主要相是Fe3Al,FeAl,α-Fe,Al2O3及少量Al;涂层具有较高的结合强度和硬度、较低的孔隙率及较高的高温耐磨性;高温下磨损面形成了大面积的氧化物保护层,降低了涂层的摩擦因数,而剥层磨损是涂层的主要磨损机制.涂层中Fe3Al和FeAl金属间化合物相较高的高温强度和硬度能有效地阻碍裂纹的产生、扩展及扁平颗粒的断裂,从而使Fe-Al涂层表现出优异的高温耐磨性.     

Effect of a direct magnetic field on the interfacial microstructure between molten aluminium and solid iron

Many processing techniques, such as hot dip aluminizing, bimetal formation, liquid metal corrosion, cementing, welding and diffusion bonding, are basically dependent on interfacial reactions [1-3]. It is therefore important to investigate the formation and growth of intermetallic layers at the interface. There have been several studies carried out to examine chemical compositions and growth kinetics of intermetallic layers in the Al-Fe system [4-9]. Most authors have come to an agreement that…     

Cladding inner surface of steel tubes with Al foils by ball attrition and heat treatment

A method used to clad the inner surface of steel tubes with Al foils has been developed: Al foils were welded onto the inner surface of steel tubes by ball attrition in planetary rotation, followed by annealing at 660 °C for 20 min. SEM, EDS and XRD methods were used to analyze the microstructure, the composition and the phases of the cladding layer. Studies on the interface microstructure indicated that the bonding strength between Al foil and substrate is highly related to the rotation speed, diameter of alloy balls and treatment time. A high extent of plastic deformation increases the interfacial bonding strength. But severe plastic deformation may break Al foils and separate the foils from the inner surface. Subsequent annealing leads to the formation of multilayers of intermetallic compound and alloy phases through diffusion of Al, Fe, and other elements. This technique provides a simple but quite efficient way to improve the properties of inner surface of steel tubes.     

Controlling Al/Cu composite diffusion layer during hydrostatic extrusion by using colloidal Ag

In this study, intermetallic compound formation at the interface between aluminum and copper during hydrostatic extrusion was simulated by performing a solid state diffusion bonding experiment with various processing parameters, including bonding temperature and pressure and holding time, and by inserting an Ag colloid layer between the aluminum and copper. Regression equations were developed to predict thickness of diffusion layer and interface hardness.An intermetallic compound formed at the interface between the Al and Cu during diffusion bonding at 420 °C and 240 MPa for 60 min, and it was effectively controlled by inserting an Ag colloid. These experimental data will be useful for setting up processing parameters to prepare Al/Cu matrix composite materials by using hydrostatic extrusion.     

复合丝材制备技术进展

在复合丝材的制备过程中,界面附近原子互扩散形成具有一定宽度的扩散层,扩散层由金属间化合物和固溶体组成,金属间化合物的种类和数量由热处理温度和时间决定。适当的互扩散对提高复合丝材界面结合强度是有利的,但过多金属间化合物会导致复合丝电导率、延伸率下降,甚至引起超细复合丝覆层脱落,严重影响复合丝材的可加工性。因此,界面问题是复合丝材制备过程中的关键问题。系统介绍了复合线材的种类、成型方法及研究现状,重点论述了扩散层界面物相及其对复合线材性能的影响,对开发新型复合线材的成型工艺及性能研究提供参考。     

Bonding Interface and Bending Deformation of Al/316LSS Clad Metal Prepared by Explosive Welding

The morphology, elemental distribution, and phase analysis of the bonding interface were investigated by means of SEM, EDS, and XRD to evaluate the interface bonding properties of Al/316LSS clad metal prepared by explosive welding method. Furthermore, the micro-hardness and bending properties were also investigated. The results indicated that the linear and wavy bonding interfaces coexisted and intermetallic phases were present in the local interfacial zone. Moreover, the micro-hardness value at the bonding interface with intermetallic phases was higher than that at the interface without any intermetallic phases. In addition, bulk metal compounds could easily lead to the generation of micro-cracks during the bending forming process.     

TiB2金属陶瓷与TiAl金属间化合物的扩散连接

对TiB2金属陶瓷与TiAl金属间化合物进行了扩散连接试验，研究了直接扩散连接和采用Ni为中间层进行扩散连接的接头界面结构及工艺参数对界面结构和连接性能的影响。直接扩散连接时，连接界面处生成了Ti(Cu，Al)2金属间化合物，采用Ni为中间层进行扩散连接时，界面处生成了单层TiAlNi2金属间化合物层和两层T1，Al，N2扩散层共三层结构。直接扩散连接时，连接温度T＝1223K，时间t=1．8ks，压力p＝80MPa时接头强度为103MPa；采用Ni为中间层时，连接温度T＝1273K，时间t=1．8ks，压力p=80MPa时接头强度为110MPa。     

Interconnection reliability and interfacial structure between Au alloy bump and Al pad using ultrasonic bonding*

Flip chip technology with Au bumps on a substrace has been widely applied to electronic equipment such as smart phones. The purposes of this study are to examine the effect of Al pad thickness on the bondability of flip chip using ultrasonic bonding and to clarify interfacial structures between Au alloy bumps and Al pads by ultrasonic bonding compared before and after a thermal cycle test. Suitable Al thickness for excellent initial Au/Al bonding without chip cracking are 0.8 μm because a thin Al layer could not reduce stress to a chip under an Al pad during the ultrasonic bonding process. Intermetallic compounds between the Au alloy bump and chip after reflows consisted of five Au-Al layers, and a pure Al layer remained. On the other hand, after the temperature cycle test at 218/423 K, intermetallic compounds between the Au alloy bump and chip were changed into two kinds of Au-Al layers, so a pure Al layer did not exist. In addition, if thick intermetallic compound layers existed around the bonding region, bondability deteriorated easily by thermal stress due to a thermal cycle test, therefore the open failure rate was rising when the Au thickness was 1.2 μm.     

电弧熔丝增材制造钛/铝复合材料的组织与性能

通过基于冷金属转移的电弧熔丝增材制造技术制备了铝/钛复合材料. 观察到钛/铝结合界面存在元素扩散,形成一定厚度的中间反应层,表明界面结合良好. 同时,通过硬度测试得到界面附近的硬度介于钛侧与铝侧之间,这主要是由于元素扩散导致界面附近生成了硬脆金属间化合物. 考虑到不同的复合比会导致不同力学性能,通过拉伸试验,研究了复合比对带缺口的钛/铝复合材料拉伸力学性能的影响规律. 结果表明,在持续拉伸载荷作用下,钛/铝复合材料的两组成层之间相互影响. 随着复合比的增加,抗拉强度和屈服强度增加,断后伸长率由于受钛铝之间冶金反应的影响较大,当钛/铝试样具有较低复合比时,其断后伸长率甚至小于单一沉积铝,随后才随着复合比的增加而增大. 另外,运用ABAQUS补充了多组复合比下钛/铝复合材料的拉伸过程,得到了复合比与屈服强度和抗拉强度的关系式.     

铝／镍层状复合金属的工艺制备技术研究

广泛应用于电池极耳的铝／镍层状复合金属材料，性能要求在保证复合强度的同时，必须控制镍层显微硬度在较低值范围。采用可控气氛热复合工艺，很好地解决了复合强度与镍层硬度控制的矛盾。讨论了可控气氛热复合的机理、退火过程中复合界面的组织变化对复合强度的影响。结果表明：可控气氛热复合机理可用表面热激活机制来进行解释；由于可控气氛热复合技术临界轧制复合变形率较低，采用该技术可最终制备出满足性能要求的铝／镍复合金属带材；严格控制退火工艺特别是温度，可优化工艺、避免金属间化合物的有害作用。     

钛/钢爆炸复合板界面连接机理与力学行为

本文表征了钛/钢爆炸焊接复合板的界面组织和剪切性能,研究爆炸复合过程的界面结合机理。结果表明,在金属板之间形成了波状界面组织,剧烈塑性变形造成钢基体发生明显的塑性流动,并在界面形成连续的漩涡形貌。TEM和XRD检测证实界面存在纳米尺度的过渡层,并包含有固溶体组织和少量金属间化合物。波状界面组织改善了复合板沿爆炸方向的界面剪切强度,剪切断口显示漩涡组织发生韧性断裂形貌。