Al-Fe-Ni體系界面擴散研究.pdf

1、相界面擴散現(xiàn)象的研究對于材料學(xué)科的基礎(chǔ)理論和擴散連接實用工藝的發(fā)展都有重要的價值。采用鉚釘法制備的Al/Fe/Ni三元擴散偶，在不同的溫度和時間條件下擴散燒結(jié)時，界面兩側(cè)原子的擴散遷移促使相界面由機械接觸轉(zhuǎn)變成冶金結(jié)合。利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡背散射和微區(qū)能譜分析技術(shù)對擴散偶界面反應(yīng)區(qū)域的觀察測試結(jié)果表明，異種原子通過相互作用，沿界面生成了一定厚度的擴散層。 在實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上分析了熱處理工藝條件對擴散層厚度和形態(tài)的影響，以及各

2、種擴散層的特殊形態(tài)出現(xiàn)的原因。擴散燒結(jié)時在Al/Fe兩相界面上生成了一層Fe2Al5金屬間化合物，由于Al原子沿Fe晶界的擴散比較明顯，使擴散層的形態(tài)呈現(xiàn)扇貝狀和樹枝狀。擴散偶在500℃和550℃熱處理時，Al原子和Ni原子經(jīng)固態(tài)擴散反應(yīng)在Al/Ni兩相界面上生成了一層Ni2Al3金屬間化合物，600℃熱處理后的Al/Ni擴散層中存在Ni2Al3和NiAl3兩種金屬間化合物。 在700℃熱處理200h的Fe/Ni兩相界面區(qū)域只存

3、在Fe原子和Ni原子分別溶入對方晶格形成的固溶體組織。Al/Fe/Ni三相交接點附近的Al/Fe、Al/Ni二元擴散層中存在Ni原子和Fe原子分別作為第三組元元素固溶的現(xiàn)象，沒有觀察到三元金屬間化合物的生成。Fe原子在Al/Ni擴散層中通過置換作用形成了混合相組織，混合相組織中Al-Ni系新相和Al-Fe系新相的生長速率不同，導(dǎo)致束集形結(jié)構(gòu)的擴散層出現(xiàn)。 界面處金屬間化合物新相的生長受動力學(xué)和熱力學(xué)雙重因素的控制。由于動力學(xué)驅(qū)動