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山东大学博士学位论文 Fe3Al异种材料扩散焊界面微观结构及扩散机制研究 报 告 内 容 1. 选题目的、意义及研究内容 2. 试验材料及研究方法 3. 界面过渡区的组织特征 4. 扩散焊界面强度 5. 界面附近的微观组织结构 6. 界面元素的扩散分布 7. 结 论 1. 选题目的、意义及研究内容 ◆ Ni-Al、 Ti-Al、Fe-Al系三大金属间化合物领域中，Fe3Al金属间化合物成本低，应用更广泛 ◆ Fe3Al脆性大，与Q235、18-8钢之间成分及热物理性能差别大，界面处易产生裂纹，焊接难度大 2. 试验材料及研究方法 (a) 加热温度 (a) 测试位置 (b) 显微硬度 图5.1 Fe3Al/Q235界面过渡区的显微硬度分布 (a) 测试位置 (b) 1000℃×60min (a) T=1000℃ (b) T=1040℃ 图5.4 Fe3Al/18-8界面过渡区Cr、C元素的分布 (EPMA) 致 谢 ? 本文是在李亚江教授悉心指导下完成的。谨对导师多年来在学术上的谆谆教导与生活上的关心致以崇高的敬意。 特别感谢实验室各位老师与同学的帮助！ 本课题得到国家自然科学基金和哈尔滨工业大学焊接国家重点实验室开放基金的资助，特表谢意。 恳请各位专家提出宝贵意见！ (a) TEM 形貌 (b) 电子衍射花样 (c) 指数标定结果 图5.10 界面过渡区的Fe3Al精细结构 (TEM) ☆ Fe3Al/18-8界面TEM观察 (a) TEM 形貌 (b) 电子衍射花样 (c) 指数标定结果 图5.11 界面析出相和α-Fe(Al)固溶体的精细结构(TEM) α-Fe(Al)固溶体与少量Fe3C之间存在 (002)α-Fe(Al)∥(130)Fe3C的晶体学位向关系 Fe3Al/18-8界面 图6.1 求解元素扩散分布方程的坐标系 ☆ 界面元素的扩散方程 6. 界面元素的扩散 图6.2 Fe3Al/Q235界面元素分布 计算值与实测值(EPMA)比较 (a) 计算结果 (b) EPMA 图6.3 Fe3Al/18-8扩散焊界面元素分布计算与实测值比较 (a) Al (b) Fe (c) Cr (d) Ni 图6.4 加热温度对Fe3Al/18-8界面过渡区元素分布的影响 (a) Al (b) Fe (c) Cr (d) Ni 图6.5 保温时间对Fe3Al/18-8界面过渡区元素分布的影响 随T的升高及t的延长，元素扩散距离增加 ，但当超过T1060 ℃ , t60min，元素扩散不再发生明显变化 (a) Al (b) Fe 图6.6 Fe3Al/Q235界面元素扩散距离与保温时间的关系 ☆ 界面过渡区生长规律 (a) Al (b) Fe (c) Cr (d) Ni 图6.7 Fe3Al/18-8界面元素扩散距离与保温时间的关系 (a) Fe3Al/Q235 (b) Fe3Al/18-8 图6.8 界面过渡区元素扩散系数与温度的关系 界面过渡区宽度的计算 Fe3Al/Q235扩散焊界面过渡区宽度的表达式： Fe3Al/18-8扩散焊界面过渡区宽度的表达式： 式中：x－界面过渡区宽度，μm； R－常数，8.314 J·K/mol； T－加热温度，K； t－保温时间，s。 7. 结 论 ◆ 采用真空扩散焊并严格控制