Fe/Al异质金属接头界面组织演变、生长动力学及力学性能

采用真空扩散连接方法研究Fe/Al异质金属接头界面组织演变规律、金属间化合物(intermetallic compound,IMC)生长动力学及力学性能。结果表明：焊接温度为550 ℃时,接头界面无IMC生成,当焊接温度超过575 ℃时,界面由Fe₂Al₅及少量FeAl₃ IMC构成,且随焊接温度升高IMC层迅速长大。在120 min保温时间条件下,接头剪切强度随焊接温度的升高先增加后降低,当焊接温度为575 ℃时,接头剪切强度达到最大值37 MPa。在550~625 ℃范围内,基于热力学分析得出Fe₂Al₅的吉布斯自由能ΔG_Fe-Al最低,而FeAl₃的ΔG_Fe-Al次之,在接头界面处IMC生成顺序为Fe₂Al₅→FeAl₃。Fe/Al接头界面IMC的生长随焊接温度呈抛物线规律,其生长激活能为282.6 kJ·mol^-1。在575,600,625 ℃条件下,界面IMC的生长速率分别为1.13×10^-14,3.59×10^-14,1.21×10^-13 m²·s^-1。     

Zr-Cu-Ni非晶钎料真空钎焊TiAl合金/316L不锈钢接头的界面组织与剪切性能

采用自主设计制备的Zr-42.9Cu-21.4Ni非晶钎料对TiAl合金和316L不锈钢进行真空钎焊,研究钎焊温度和钎焊时间对TiAl合金/316L不锈钢异种金属接头微观组织和剪切性能的影响。结果表明：钎缝界面可以划分为6个不同的反应层。1040 ℃/10 min下制备的钎焊接头从TiAl合金到316L不锈钢侧界面组织依次为γ(TiAl)+AlCuTi/α₂(Ti₃Al)+AlCuTi/AlCu+ZrCuNi+FeZr/Cu₈Zr₃+ZrCuNi+TiFe+Fe₂Zr/FeZr+Fe₂Zr+TiFe₂+ZrCu/α-(Fe, Cr)。随着钎焊温度的升高,接头的抗剪强度先升高后降低。当钎焊温度为1040 ℃和钎焊时间25 min时,接头抗剪强度达到最大值162 MPa。断口分析表明,接头在FeZr+Fe₂Zr+TiFe₂+ZrCu界面处萌生,沿着Cu₈Zr₃+ZrCuNi+TiFe+Fe₂Zr和α-(Fe, Cr)扩展,呈解理断裂。