鋁鐵雙金屬?gòu)?fù)合工藝與界面剪切性能研究.pdf

1、汽車輕量化是汽車制造業(yè)的重要發(fā)展方向之一。降低汽車自重，不但能減輕化石能源過度消耗以及環(huán)境污染問題，而且能提高汽車運(yùn)行速率。鋁鐵雙金屬?gòu)?fù)合材料，融合了鐵的高強(qiáng)度、高耐磨性、強(qiáng)減震性和鋁的輕質(zhì)、高熱導(dǎo)率、高韌性、耐腐蝕性的優(yōu)點(diǎn)，已得到汽車工業(yè)界的廣泛關(guān)注。然而，鋁熔體的強(qiáng)氧化性對(duì)鋁鐵冶金結(jié)合的巨大限制以及過厚或過窄的鋁鐵反應(yīng)層對(duì)鋁鐵復(fù)合界面結(jié)合性能的不利影響，都限制了鋁鐵雙金屬?gòu)?fù)合材料在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。剪切強(qiáng)度作為衡量鋁鐵界面結(jié)合性

2、能的重要指標(biāo)之一，在理論以及性能方面的報(bào)道是比較少的;界面形貌作為影響鋁鐵界面結(jié)合性能的重要因素，其相關(guān)研究也很少見。
　　我們研發(fā)了一種新型鋁鐵復(fù)合工藝，這種工藝由鑄鐵的表面處理、熱浸鍍Zn-0.2wt％Bi合金熔體、鋁鐵液固復(fù)合三部分組成。這種新工藝不但能使鋁鐵界面獲得優(yōu)良的冶金結(jié)合，也使鋁鐵界面剪切性能得到巨大的提高，界面剪切強(qiáng)度高達(dá)32 MPa。為研究這種新工藝對(duì)鋁鐵界面微觀結(jié)構(gòu)以及剪切性能的影響，我們將新工藝與熱浸鍍Al

3、-7Si熔體、純Zn熔體、Zn-2.2wt％Al熔體等復(fù)合工藝作對(duì)比，發(fā)現(xiàn)后三種復(fù)合工藝的鋁鐵復(fù)合界面的剪切強(qiáng)度分別約達(dá)11 MPa、19 MPa、22 MPa。研究結(jié)果表明新工藝對(duì)剪切性能的提升主要是因?yàn)樾纬闪虽X鐵凹凸界面形貌;同時(shí)，四種工藝的對(duì)比結(jié)果也表明:過厚的鋁鐵界面反應(yīng)層、塊狀鋁鐵相Al8Fe2Si、針狀A(yù)l5FeSi對(duì)鋁鐵界面剪切性能的提升均有不利影響，然而凹凸界面形貌卻對(duì)鋁鐵界面剪切性能起到巨大的提升作用。
　　我們

4、研究了熱浸鍍Zn-0.2wt％Bi熔體參數(shù)（時(shí)間、溫度）對(duì)鋁鐵界面微觀結(jié)構(gòu)以及剪切性能的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):在某些熱浸鍍參數(shù)作用下，鋁鐵金屬間相出現(xiàn)在鋁鐵界面附近的石墨與鐵素體界面處;隨著石墨，鐵素體界面處的鋁鐵金屬間相含量增多，鋁鐵界面剪切性能呈降低趨勢(shì);Bi元素促進(jìn)了Zn-Bi熔體在石墨，鐵素體界面處形成了富鋅區(qū)，為鋁鐵金屬間相在石墨-鐵素體界面的形成起到促進(jìn)作用。
　　通過分析剪切性能的測(cè)試結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)凹凸界面形貌能夠明顯