6061和4043鋁合金在不同金屬表面的潤濕行為及界面結(jié)構(gòu).pdf

1、鋁合金以其優(yōu)良的抗氧化性能而被廣泛應(yīng)用于熱浸鍍工藝中的鍍層材料。以鋼和鈦?zhàn)鳛榛w，通過熱浸鋁工藝得到的鍍層不但可以實現(xiàn)材料表面的室溫抗腐蝕性而且可以提高材料高溫下的抗氧化性。而在銅表面熱浸鍍鋁并結(jié)合半固態(tài)連接可以避免Al-Cu連接過程中過多脆性相的產(chǎn)生，實現(xiàn)Al-Cu復(fù)合材料的有效連接。熱浸鋁工藝的實現(xiàn)及鍍層質(zhì)量的控制與鋁合金在基體表面的潤濕性密切相關(guān)。同時異種金屬連接過程中釬料對母材良好的潤濕性是獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的重要因素之一。因此，

2、本課題通過研究鋁合金與T2銅、Q235鋼、TC4鈦合金及TA2純鈦的潤濕行為及界面結(jié)構(gòu)，探討界面反應(yīng)與潤濕性及鋪展動力學(xué)間的相互聯(lián)系。研究內(nèi)容有望進(jìn)一步豐富上述基體熱浸鋁工藝及異種金屬連接過程中釬料對母材潤濕性的相關(guān)基礎(chǔ)理論。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了熔融6061和4043鋁合金分別在T2銅表面的潤濕行為，研究表明：該體系屬于典型的溶解潤濕，在650~700 oC，潤濕性與溫度存在典型的相互依賴，隨著溫度升高最終潤濕性逐漸

3、改善；在700~750 oC，隨著溫度升高潤濕性無明顯改善，最終平衡接觸角均在21o左右；界面分層現(xiàn)象可由溶解析出理論解釋，整個界面呈三層，依次為α2 Al-Cu固溶體、δAl-Cu固溶體及AlCu金屬間化合物；三相線區(qū)域熔融鋁合金含量相對較少，隨著Cu的溶解更容易達(dá)到飽和，并析出金屬間化合物；金屬間化合物產(chǎn)生后阻礙三相線區(qū)域固-液界面物質(zhì)交流，同時阻礙熔滴鋪展，從而抑制潤濕；兩者體系的鋪展動力學(xué)均可由溶解過程控制潤濕模型描述，6061

4、和4043鋁熔滴在基板表面呈非線性鋪展，潤濕激活能分別為52 kJ/mol和57kJ/mol。⑵研究了熔融6061和4043鋁合金在Q235鋼、TC4鈦合金及TA2純鈦表面的潤濕行為，研究表明：上述體系均為典型的反應(yīng)潤濕，最終潤濕性與溫度存在典型的相互依賴關(guān)系，隨著溫度升高潤濕性明顯改善；鋁合金中微量的Si、Mg導(dǎo)致界面結(jié)構(gòu)及最終潤濕性產(chǎn)生差異，Si在界面富集，并且滿足熱力學(xué)條件；界面處富 Si的致密層(Fe2(Al1-xSix)5、T

5、i7Al5Si12)產(chǎn)生后阻礙三相線區(qū)域固-液界面物質(zhì)交流，從而抑制潤濕；而Ti7Al5Si12不穩(wěn)定，隨著溫度升高，致密的Ti7Al5Si12逐漸分解，同時在三相線區(qū)域產(chǎn)生疏松的Al3Ti金屬間化合物，疏松相的產(chǎn)生能夠破除基板表面的氧化膜，促進(jìn)鋁合金熔滴與基板發(fā)生反應(yīng)，從而促進(jìn)潤濕；Mg以蒸汽的形式揮發(fā)后包裹在三相線附近充當(dāng)氣相釬劑(還原劑)，還原基板表面的氧化膜，使得基板表面呈金屬性，熔滴與潔凈的基板接觸并發(fā)生反應(yīng)，同時三相線區(qū)域產(chǎn)