1 試驗材料及方法 

試驗材料為Fe3Al金屬間化合物和18-8奧氏體不銹鋼。其中Fe3Al是經(jīng)過真空感應(yīng)爐熔煉后制成的板材，化學(xué)成分和熱物理性能見表1。采用線切割方法將Fe3Al和18-8不銹鋼分別切成100×20×20mm3和100×20×8mm3的待焊試板。 

焊前首先采用機械打磨和化學(xué)清洗方法將Fe3Al和18-8鋼待焊試板表面的鐵銹、雜質(zhì)和氧化膜去除。然后將兩試板迭合在一起，放入WorkhorseⅡ型擴散焊設(shè)備的真空室中，上下表面各放置一片云母，以防止試樣與壓頭的粘結(jié)。焊接過程中采用電阻輻射加熱，擴散焊工藝參數(shù)為：加熱溫度1000~1080℃，保溫時間15~80min，焊接壓力15MPa，真空度4.0×10－4 Pa。 

焊后采用線切割方法從試件上切取Fe3Al/18-8擴散焊接頭并制備成金相試樣，用王水溶液進行腐蝕。采用JXA-840掃描電鏡分析Fe3Al/18-8擴散焊界面附近的結(jié)構(gòu)特征；采用JXA-8800R電子探針（EPMA）分析Fe3Al/18-8界面擴散反應(yīng)層的成分；根據(jù)布加科夫（B.E.Eyrakob）提出的元素擴散距離與時間之間的拋物線規(guī)律研究Fe3Al/18-8界面擴散反應(yīng)層的生長規(guī)律。 



表1    Fe3Al金屬間化合物的化學(xué)成分及熱物理性能 

化學(xué)成分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù), %) 
 
Fe 
 Al 
 Cr 
 Nb 
 Zr 
 B 
 Ce 
 
80.2 
 15.7 
 1.5 
 2.1 
 0.3 
 0.1 
 0.2 
 
熱物理性能 
 
結(jié)構(gòu) 
 有序臨界溫度 

T /℃ 
 楊氏模量 

G /GPa 
 熔點 

 T /℃ 
 熱膨脹系數(shù) 

 α /10-6·K-1 
 密度 

ρ /g·cm-3 
 抗拉強度

σb /MPa 
 伸長率

δ (%) 
 硬度 

HRC 
 
DO3 
 540 
 140 
 1540 
 11.5 
 6.7 
 455 
 3 
 ≥29 
 
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 

  

基金項目: *家自然科學(xué)基金資助項目(50375088), 山東省自然科學(xué)基金資助項目(Y2003F05) 



2 結(jié)果與討論 

  

2.1 界面擴散反應(yīng)層的組織結(jié)構(gòu) 

Fe3Al與18-8鋼擴散焊時，在工藝參數(shù)（T，t，P）和濃度梯度的綜合作用下，母材中的元素不斷向接觸界面擴散。當(dāng)達到一定濃度時，元素之間發(fā)生擴散反應(yīng)，在接觸界面附近形成具有不同于母材組織結(jié)構(gòu)的擴散反應(yīng)層。圖1示出不同工藝參數(shù)下Fe3Al/18-8界面擴散反應(yīng)層的特征。