CoCrFeMnNi高熵合金-鋁熔體界面反應(yīng)及其CMT熔釬焊.pdf

1、鋁和鋼的異種金屬連接是目前工程材料結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化以及復合材料領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，但由于其鋁與鋼在物理化學性能上的巨大差異，導致在其焊接過程中易生成多種脆性金屬間化合物，嚴重影響接頭性能。研究表明，高熵合金CoCrFeMnNi為單一的FCC結(jié)構(gòu)，并對Al有一定的固溶度，即當高熵合金固溶一定含量的鋁時，其晶體結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變化，這為高熵合金作為鋁鋼焊接的過渡金屬提供了依據(jù)。根據(jù)熔釬焊的特點，本文首先對鑄態(tài)高熵合金進行了熱浸鋁熔體實驗，利用掃描電鏡

2、、XRD、顯微硬度分析了HEA-Al固液界面相形成組織結(jié)構(gòu)、分布特點以及演變形成機理。進而以ER4043做為填充焊絲，采用搭接方法對3mm厚的高熵合金與1060鋁板進行了CMT熔釬焊實驗，并且在高熵合金表面預涂Nolock釬劑作為對比實驗，分析了焊縫成型的宏觀形貌，釬焊界面的相組織，結(jié)構(gòu)，并對焊縫接頭力學性能進行了測試，主要結(jié)果如下：
　　高熵合金在鋁熔體中熱浸反應(yīng)時，其界面處可形成由Al86Cr13.5Fe6.5、Al86Mn1

3、4、Al3Ni和Al9Co2多種富鋁金屬間化合物組成的復相反應(yīng)層，同時在反應(yīng)層鋁側(cè)基體依次形成含Cr和Mn的富鋁塊體相以及含F(xiàn)e和Ni的富鋁層狀析出相和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組織。在700℃熱浸初期，界面反應(yīng)層的形成和長大主要受高熵合金表面元素的溶解和脫嵌過程控制，反應(yīng)層厚度隨熱浸反應(yīng)時間的增加而增大。當反應(yīng)時間t＜10min反應(yīng)層長大符合拋物線的規(guī)律;當反應(yīng)時間t＞10min后，反應(yīng)層厚度基本維持在20μm左右不再變化，此時反應(yīng)層界面遷移速率有所變

4、緩。保溫時間，和冷卻速率，以及反應(yīng)溫度都是通過影響高熵合金元素的擴散量來影響界面處的相的分布。
　　高熵合金與1060鋁板CMT熔釬焊實驗結(jié)果表明：隨著送絲速度的增加，焊縫成型逐漸改善。當在高熵合金表面預涂Nolock釬劑后能夠使鋁熔體更好地鋪展在高熵合金表面，此時釬焊界面處有均勻的反應(yīng)層生成，該反應(yīng)層主要由富鋁金屬間化合物組成，還有Al55Mn20Si25，Al3.21Si0.47生成。隨著送絲速度的增加，反應(yīng)層厚度增加，當送絲