Особенности получения сталеалюминиевых соединений методами сварки плавлением

7 / 20

Особенности получения сталеалюминиевых соединений методами сварки плавлением
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 4 99
Окончание табл. 2
Температура
отжига, K
Толщина интерметаллидного слоя, мкм,
при выдержке, ч Примечания
0,25 0,5 1 2 3 6 8
873 10,7 14 30,7 51 56,6 85,8 – Со стороны
алюминия
903 То же 148 199 310 420 – Со стороны
железа
923 10,7 14 168 246 384 473 – Общая
Увеличение температуры приводит к росту толщины интерметаллидного
слоя при наименьшем времени выдержки 0,25 ч, так как увеличивается подвиж-
ность атомов материалов в диффузионных слоях. Из табл. 2 следует, что даже
длительное время выдержки при температурах до 773 K не вызывает роста ин-
терметаллидного слоя более 10 мкм, в то время как при увеличении температуры
выше 773 K происходит резкое увеличение скорости роста интерметаллидов и
они образуются практически мгновенно. Отмеченная тенденция подтверждается
результатами аналогичных исследований на биметаллических образцах, изготов-
ленных сваркой взрывом и обработанных впоследствии лазерным излучением. В
настоящем исследовании не измерялась температура нагрева интерметаллидной
зоны при обработке, но установлено, что во всех случаях происходит рост тол-
щины интерметаллидного слоя на 12…38 % начальной толщины, полученной при
сварке взрывом [7].
Удалось установить математическую зависимость толщин интерметаллид-
ного слоя отдельных фаз от времени нахождения стальной пластины в жидкой
алюминиевой ванне и от температуры ванны. Они определяются формулой
 0,5 , X Kt (1)
где Х — толщина интерметаллидного слоя; t — время алитирования;
K — коэффициент, определяемый как
 
 



0
– exp ,Q
K K
RT
(2)
где 0 K — константа; Q — энергия активации роста интерметаллидного слоя;
R — газовая постоянная; Т — абсолютная температура.
Энергия активации роста интерметаллидных фаз Fe2Al5, FeAl, Fe3Al состав-
ляет 141, 180 и 260 кДж/моль соответственно [8].
Таким образом, рост толщины интерметаллидной прослойки может быть
ограничен температурой нагрева границы сталь–алюминий, не предъявляя тре-
бований ко времени нахождения границы при этой температуре, или временем
пребывания границы сталь–алюминий при высоких температурах.