AlCuMg三元扩散偶相界面实验研究

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1、摘要异种金属的真空扩散连接在工业上具有重要的应用，界面扩散层对连接接头性能有着重要的影响。本文采用铆钉法制备了Al／C硼Ⅵg三元扩散偶，在真空炉进行扩散反应，使用光学显微镜和扫描电子显微镜，结合电子探针微区成分分析的方法，研究了该扩散偶中两元和三元相界面处扩散反应层的特征，探讨影响扩散层形成、长大的因素及扩散层的形成机制。研究结果表明，烧结温度是最重要的影响因素，烧结温度不同，组成扩散层的相层种类不同。烧结温度为350．550℃时，Al／Cu界面处生成的扩散层由CuAl、CuAl2和C啦13三个相层组成；烧结温度为600℃时，生成的扩散层由CuAl、CuAl2、Cu4A13和Cu5A13四个相

2、层组成。扩散偶经过450℃的热处理后，A№硼Mg三元交接区域中存在A16CuM朗，A17Cu3M96，A12CuMg，A15Cu6M92，Cu5A13五种化合物新相。热处理温度为500℃时，Al／Cu／Mg三元交接区域中存在A12CuMg，A17Cu3M96和Cu9A14三种金属间化合物新相。热处理温度不同，扩散偶中A1／Cu／Mg三元交接区域的扩散反应层中新相的排列顺序不同，扩散反应层的生成机理也不同。实验证明应力为低温烧结时扩散的重要的驱动力。Mg倒界面过渡区的形成主要经过四个阶段，其物相的形成顺序依次为：MgAl_M勖A12_M92A13。组元在液．固转变时和在固态扩散反应过程生成金属间

3、化合物的机理不同，生成金属间化合物的种类也不同。关键词：Al／CMⅥg扩散偶，扩散层，界面，固态扩散，三元金属间化合物studyofPhaseInterfaceofAl／Cu／Mg1’erna呵DiffusionCoupleZhenXicai(MaterialsScience)DirectedbvProf-LiShich蚰、racuumdi丘’usionweldingofheterogeneousmetalshaSimportantapplicationsinindus时aIldtheinterfacedi丘hsionlayerplaysa11importantr01eint11eweldin

4、gjoint．Al／CⅣMgdi丘hsioncouplesmadebyinlayingmethodareheat-treatedinVacu眦籼ealing矗mme，thentlledifmsion—reactionzonesofAl／C“Mgdifmsioncouples’bina巧andtemaryphaLseinterf．acewereresearchedtoidenti矽theircharacterbythemeaulsofopticalmicroscope，scaI】nillgelec们nmicroscopeaJldelectronmicroprobeanalysis．Furthe珊

5、．ore，themechanismoftheinterf．aced硐hsionlayersfonnationandthefactorsoftheirfo肌ationaJlddeVelopmenthaVebeenallalyzed．IthaSbeensho、vnthattemperatIlreisthemostimportantfactoriIlthedi肋sionprocess．111etypesoftheinterfacedimsionlayerSaredi虢rent埘ththeshiRsoftemperanIre．TheAl／Cudi伍lsionlayerisconsiStofCuAl，C

6、uAl2，Cu4A13at350-550℃，whileCuAl、CuAl2、Cu4A13、Cu5A13at600℃；A16CuM朗，A17Cu3，M96A12Cu，MgAl5，Cu6M＆a11dCu5A13areobtainedat450℃int11ezonemarchedwitllAl，CuandMg，w11ileA12CuMg，A17Cu3M筋，Cu9A14areobtajnedat500℃．Thear啪gesequenceofdimJsionlayersisdi旋rentatv耐edtemperatIlreiIlthezonemarchedwith舢，CuandMg，soistllefo

7、mationmecl觚smoftllesedif如sionlayers．Ithasbeensho、硼thatstressplaysagreatroleinthedifmsionprocessatlowtemperature．Thef0肌ationofMg／Alinterf．acialtransitionzoneexperiencefourstages，t11esequenceoffomlingdi