论文摘要
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/Cu/Mg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Cu4Al3三个相层组成;烧结温度为600℃时,生成的扩散层由CuAl、CuAl2、Cu4Al3和Cu5Al3四个相层组成。扩散偶经过450℃的热处理后,Al/Cu/Mg三元交接区域中存在Al6CuMg4,Al7Cu3Mg6,Al2CuMg,Al5Cu6Mg2,Cu5Al3五种化合物新相。热处理温度为500℃时,Al/Cu/Mg三元交接区域中存在Al2CuMg,Al7Cu3Mg6和Cu9Al4三种金属间化合物新相。热处理温度不同,扩散偶中Al/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/Al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→Mg3Al2→Mg2Al3。组元在液-固转变时和在固态扩散反应过程生成金属间化合物的机理不同,生成金属间化合物的种类也不同。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 前言1.2 扩散和溶解1.2.1 扩散及其机制1.2.2 扩散的影响因素1.2.3 溶解1.2.4 扩散和溶解的关系1.3 金属间化合物1.4 扩散连接的现状与发展1.5 Al-Cu-Mg 合金的研究现状1.5.1 Al-Cu-Mg 合金的应用与发展1.5.2 Mg 合金的开发应用前景1.5.3 Mg-Al 扩散连接研究现状1.5.4 Al-Cu 扩散连接研究现状1.6 本课题的研究目的和意义1.6.1 研究目的1.6.2 研究意义第2章 实验材料及研究方法2.1 实验材料2.2 实验设备2.3 扩散偶的制备2.4 热处理工艺的制定2.5 界面反应的观察分析2.5.1 金相试样的制备2.5.2 试样的腐蚀第3章 Al/Cu/Mg 三元扩散偶中Mg/Al 相界面实验研究3.1 引言3.2 Mg/Al 扩散偶界面附近的显微组织3.2.1 扩散偶界面过渡区的划分3.2.2 扩散偶热处理前的显微组织3.2.3 400℃保温100h 烧结试样的界面特征3.2.4 450℃保温100h 烧结试样的界面特征3.2.5 550℃保温烧结试样的界面特征3.3 Mg/Al 扩散界面区域的相结构3.4 Mg/Al 扩散界面过渡区相结构与相图的比较3.5 Mg/Al 界面扩散层的形成机理的初步探讨3.6 Mg/Al 界面扩散层生成顺序的探讨第4章 Al/Cu/Mg 三元扩散偶中Al/Cu 相界面实验研究4.1 各烧结温度下扩散偶组织特征4.1.1 未烧结试样的组织形貌4.1.2 350℃真空烧结扩散偶的组织特征4.1.3 400℃真空烧结扩散偶的组织特征4.1.4 450℃真空烧结扩散偶的组织特征4.1.5 500℃和550℃真空烧结扩散偶的组织特征4.1.6 600℃真空烧结扩散偶的组织特征4.2 Al/Cu 界面处新相的形成过程分析4.3 Al/Cu 扩散偶界面反应产物分析第5章 Al/Cu/Mg 三元交界区域界面反应研究5.1 350℃保温烧结试样的界面形貌5.2 400℃保温烧结试样的界面形貌5.3 450℃保温烧结试样的界面形貌5.3.1 显微形态5.3.2 成分分析5.4 500℃保温烧结试样的界面形貌5.4.1 显微形态5.4.2 成分分析5.5 550℃保温烧结试样的界面形貌5.6 Al/Cu/Mg 扩散偶界面区域残余应力5.6.1 Al/Cu/Mg 扩散偶界面区域残余应力的分布特征5.6.2 Al/Cu/Mg 扩散偶中应力的存在对扩散的影响5.7 Al/Cu/Mg 扩散偶反应机理的初步探讨5.7.1 400-450℃Al/Cu/Mg 扩散偶反应机理分析5.7.2 500℃Al/Cu/Mg 扩散偶反应机理初步分析5.7.3 550℃Al/Cu/Mg 扩散偶反应机理初步分析结论参考文献攻读硕士学位期间取得的学术成果致谢
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