45钢与QAl9-4铝青铜的界面冶金分析.pdf

特造
FOUNDRY
Vol 64 No6
45钢与QAI9-4铝青铜的界面治金分析
陈文草,侯林涛,罗启文,刘盈斌
(西安理工大学材料科学与工程学院,陕西西安710048)
摘要:采用高温真空+气氛熔锛的复合工艺制备了QA194铝青铜与45钢双金属复合材料,并对其界面的微观组织结
构、元素分布进行了系统研究。结果表明,在真空度为(102~103)Pa下,加热到1150℃保温90min,降温时通入纯
氙气的高温真空熔铸法可制备铜钢双金属复合材料,其组织分布合理,复合界面出现“舌状”、“锯齿状”突起,界
面清晰无气孔、夹杂等缺陷,存在40~200m过渡区域,有合金元素互扩散现象和少量中间相形成;断口发生在铝
青铜側,呈现撕裂棱加韧窝的准解理断裂特征;复合界面主要存在熔合结合、表面扩散和晶界滲透三种复合形式
其中表面扩散和晶界扩散是形成过渡区的主要因索。
关键词:铜钢复合材料;界面分析;组织性能;复合机理
中图分类号:TG113.12文献标识码:A文章编号:1001-4977(2015)06-0538-05
Analysis of Interface Metallurgy Bonding of 45 Steel and
QAI9-4 Aluminum Bronze
CHEN Wen-ge, HOU Lin-tao, LUO Qi-wen, LIU Ying-bin
(School of Materials Science and Engineering, Xi'an University of Technology, xi'an 710048,Shaanxi, China)
Abstract: In this paper, QA19-4 aluminum bronze and 45 steel bimetal composite material was prepared by the
high temperature vacuum and atmosphere casting process. The interfacial microstructure and element
distribution of the copper steel composites were observed. The results show that copper steel bimetal composites
can be fabricated when the following conditions were satisfied such as the vacuum degree in the range o
(10210- Pa and heat retaining at 1 150C for 90 min and cooling with pure argon atmosphere. The ligulate
and zigzag phenomenon appears in bonding interface of copper and steel composites. There is 40-200 wm width
clear transition area and the porosity and inclusions defects are not observed in the transition area, but alloy
elements diffusion phenomenon and some interphase was observed. The fracture mechanism of sample is
tearing edge and toughening features of quasi cleavage fracture. There are three composite forms, namely fusion,
surface diffusion and rain boundary penetration. And grain boundary diffusion is the main factor that forms the
transiti
Key words: copper and steel composites; interfacial analysis; microstructure and properties; mechanism
铜钢复合是铜钢在界面上实现牢固冶金结合的一元素反应在界面处优先形核而成为新相。随着界面层
种新型双金属复合材料,不仅保持原有铜钢基体性能各元素在一定温度与时间下的相互扩散,界面将发生
的优点,而且通过重新组合,微观结合的相互作用,一系列的物理化学变化,从而对复合材料的性能产生
在宏观上出现了原组元所不具备的新功能,它兼有钢重大影响。
的高强度、高韧性又有铜的优异导电和抗腐蚀性能等
关于铜钢双金属复合界面过渡层的形成一般被认
良好的综合性能。铜钢双金属复合材料的性能与界为是波态铜首先在固态钢基体金属表面发生浸润和漫
面性质密切相关。国内外学者对复合材料的界面进行流,而后通过母材原子的互扩散达到良好的结合状态,
大量研究,包括界面析出相、界面扩散、界面区微结但目前尚无统一的观点。为此,本文通过对高温真
构、界面结合状态和界面区内的缺陷等。良好的界空+气氛嫆铸法制备的铜钢双金属复合材料的界面显微
面结构应该能够有效地调节材料的内应力分布,减少组织、元素分布加以观察分析,探讨了复合界面的显
应力集中,并能有效地传递应力载荷等信息。确定界微组织、相结构及过渡层的形成机制,旨在为铜钢双
雨上有析出物可能是增强体与基体通过扩散反应而在金属复合材料的设计提供依据。
界面处形成的新相,也可能是基体组元与相界处杂质
基金项目:西安市科技攻关项日[CXY1430(8)。收稿日期:2015-03-12收到初稿,2015-4-16收到修订稿。
作者简介:陈文革(1969-),男,教授,博士,从事新型功能材料和粉末治金复合材料的研究,E-mail: wyche0olの263:net