合金元素的影響

     影響金屬間化合物生長(zhǎng)的合金元素主要有 C 、 Si 、 Cu 和稀土元素等，其中 C 存在于鋼中，而 Si 、 Cu 和稀土元素則主要存在于 Al 液中。

     專(zhuān)家研究了含碳量對(duì)金屬間化合物厚度的影響，研究表明，含碳量越高，金屬間化合物的厚度越小。作者認(rèn)為，這是由于界面層中 C 原子灰阻礙 Fe 原子和 Al 原子在界面層中的擴(kuò)散導(dǎo)致的。通過(guò)對(duì)比低碳鋼和中碳鋼在純鋁中熱浸蘸結(jié)果也得到了相同的結(jié)論，他還指出，隨著界面反應(yīng)層的生長(zhǎng)，鋼中的 C 原子會(huì)向解密那前沿?cái)U(kuò)散，造成C 的積聚。

     Si對(duì)金屬間化合物生長(zhǎng)的阻礙作用一直是鐵 / 鋁固 / 液界面反應(yīng)研究的熱點(diǎn)。專(zhuān)家研究表明，在鋁中加入2.5wt%Si 就可以顯著地較小金屬間化合物的厚度。還有人指出，鋁中 Si 的含量達(dá)到 2% 時(shí)，金屬間化合物厚度就會(huì)明顯減小。專(zhuān)家在研究中指出，當(dāng) Si 濃度小于 2.at% 時(shí)，界面層厚度迅速減小，大于此值時(shí)，厚度、減小緩慢，且 Si 元素的加入會(huì)使得溫度對(duì)金屬間化合物的影響變小。有人發(fā)現(xiàn)，當(dāng) Si 含量達(dá)到 6% 時(shí)，不但金屬間化合物的厚度會(huì)減小，而且界面形態(tài)也會(huì)發(fā)生變化。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為 Si 之所以能夠減小金屬間化合物厚度是因?yàn)?/span> Si 原子會(huì)占據(jù)界面反應(yīng)層的結(jié)構(gòu)空位，阻礙 Al 原子和 Fe 原子在界面反應(yīng)層中的擴(kuò)散。但是，專(zhuān)家在最新的研究中否定了這一解釋。也有學(xué)者認(rèn)為 Si 的存在并不會(huì)導(dǎo)致金屬間化合物生長(zhǎng)減慢，而主要是加速了基體 Fe 的溶解，但這一解釋并未得到證實(shí)。

     學(xué)者指出，除了 Si 元素外， Cu 的加入也可以減小金屬間化合物厚度。研究發(fā)現(xiàn)，純鋁中加入 11wt%Cu 可以使金屬間化合物的厚度減小 75% ，專(zhuān)家的研究結(jié)果表明，在鋼表面鍍 Ni 或在 Al 中添加 Sr 和 Ti 可以有效的減小金屬間化合物的厚度，且添加 Sr 的效果要優(yōu)于 Ti 。楊和梅等人通過(guò)在鋁液中添加稀土元素鈰發(fā)現(xiàn)，鈰可以抑制界面層中  Fe 2 Al 5 的生長(zhǎng)，使得界面層以 FeAl 3 和少量的  Fe 2 Al 5 為主。