Cu基非晶作為中間層在金屬瞬時液相擴散連接中的應用研究.pdf

1、瞬時液相擴散連接技術具有連接時間短、連接溫度低、操作方便、殘余應力小、熱影響區(qū)小等諸多優(yōu)點,尤其是對于異種材料的連接更具有獨到的優(yōu)勢,成為當前連接領域的研究熱點。非晶合金由于其成分通常選擇在共晶點附近,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通常比晶態(tài)合金低得多,因此非晶合金成為瞬時液相擴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散行為,然后采用所制備的非晶合金作為

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

3、r46Al8非晶合金中的擴散行為遵循Arrhenius等式,其擴散激活能為518kJ/mol。通過與Cu元素在Cu46Zr46Al8晶態(tài)合金中的擴散行為進行比較,發(fā)現Cu原子在非晶中擴散更加困難,這與非晶合金特殊的原子結構有關;
　　(3)采用Cu46Zr46Al8非晶合金作為中間層,對純銅進行瞬時液相擴散連接,接頭結合良好,無孔洞、氣孔、裂紋等缺陷,接頭力學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變?yōu)轫g性斷裂。其

4、中,在連接溫度為900℃、保溫時間為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,拉伸強度為345MPa,接頭性能最好;
　　(4)采用Cu46Zr46Al8非晶合金作為中間層,對Cu-Fe異種材料進行瞬時液相擴散連接,其結果表明,接頭組織和力學性能隨連接溫度和保溫時間的變化而變化。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變,力學性能也有所提高;