铝－钢连接液固界面反应研究进展

何欢，勾文钦，景艳，房强汉，赵康培

(山东交通学院工程机械学院，山东济南250357)

0 前言

获得铝/钢异种金属优质连接接头的关键是金属间化合物的控制问题。而铝钢连接界面金属间化合物种类较多，生长机制则更为复杂，需要综合考虑界面发生的溶解、扩散以及化学反应等多个方面［1－2］。铝/钢固液界面反应机理是铝/钢连接过程中金属间化合物生长的理论基础，对控制界面金属间化合物生长、获得优质的铝钢连接接头以及最终从根本上解决冶金上不相容的异种金属连接难题具有重要意义。为阐明铝/钢界面反应机理，文中进行了液态铝与固态钢界面反应的总结，分析了钢的热浸镀铝、铝－钢异种金属钎焊以及熔钎焊的界面反应产物种类、生成顺序及生长机制，为后续铝－钢等异种金属连接的深入研究提供参考。

1 界面化合物种类

1．1 近平衡态界面

研究人员对于铝－钢固液界面反应的研究大多是从热浸镀铝开始的。热浸镀铝虽然不是一个焊接过程，但其界面反应温度及反应时间更容易控制，其反应规律可为材料连接界面的固液界面反应提供重要参考。

W．J．Cheng等人［3］报道了低碳钢热浸镀铝界面由大量的Fe2Al5和少量FeAl3组成，Fe2Al5为正交或单斜晶体结构，沿c轴［001］方向存在30%的晶格空位，能量较大，原子易扩散，为其快速生长提供了条件。

K．Bouche等人［4］利用热浸试验研究了30～45 min时间范围内700～900℃固态高纯铁与高纯铝液的作用。界面主要生成了两层形状不规则的化合物，一层为靠近钢侧的数量较多的Fe2Al5，一层为靠近铝侧的少量的FeAl3。……