| 题名 | 纯锡在铝—钢层状复合材料上的润湿行为及界面结构 |
| 作者 | 钟伟强 |
| 答辩日期 | 2018 |
| 导师 | 陈剑虹 ; 林巧力 |
| 关键词 | 润湿性 界面反应 层状复合材料 激活能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 金属层状复合材料是利用两种或多不同性能的金属累积叠加并通过轧制或固液相复合等方法复合在一起而得到的材料。根据其组元材料的不同可获得高强度、耐蚀、导电、导磁等良好的综合性能,在工业领域具有广阔的应用前景。但对金属层状复合材料来说,往往不同组元金属间的物理化学性能具有较大差异,且采用传统的熔焊方法易导致接头中产生大量脆性化合物。钎焊作为一种低温连接方法,能够保证接头质量的同时尽量减少热输入,降低接头脆性。然而利用钎焊方法连接层状复合材料,钎料要与被连接材料有较好的润湿性（即θf<90°）。因此,本课题通过研究熔体锡在纯铝、Q235钢及铝-钢层状复合材料上的润湿行为,探讨润湿体系中复合界面与界面反应耦合时对其最终润湿性的影响,研究内容不仅可对金属层状复合材料的钎焊连接提供理论指导,也可丰富冶金熔体在异质表面的反应润湿理论。首先,研究了623K-723K高真空条件下纯Sn在Q235钢与纯Al基板表面的润湿行为（即典型的反应润湿与溶解润湿体系）并分析了界面结构。研究表明:Sn在钢表面的最终接触角受温度影响较小,为39°;界面上有金属间化合物（Fe Sn,Fe Sn2）生成,三相线处有前驱膜的出现,铺展机制为反应过程中生成的金属间化合物破除了基板表面的氧化膜促进铺展。整个铺展过程包含线性铺展阶段和非线性铺展阶段,活化能分别为26.1k J/mol和24.6k J/mol,对应于Fe的熔化热与界面上生成Fe Sn2的吉布斯自由能之和;Sn-Al是典型的溶解润湿体系,液-固界面上的溶解作用也可以有效地去除母材表面的氧化膜,且铺展呈现线性铺展特征（Rd=kt）,三相线附近没有前驱膜的产生。其次,研究了纯Sn在铝-钢层状复合材料上的润湿行为,研究表明:熔体在复合界面上铺展后的形态呈椭球形,且正视与侧视方向最终接触角不相等。623K、673K及723K时正视方向最终接触角分别为59°、35°与32°,而侧视方向的铺展受到抑制。体系铺展过程中Al层界面的溶解不仅改变了熔体的表面张力,且溶质Al与复合界面中的Fe发生反应并形成Fe2Al5。整个实验中得到的最终接触角均不满足Cassie方程,通过计算得到不同温度下的表面张力,将Naidich模型与表面张力耦合后得到修正后的Naidich模型能够较好地符合实验结果。最后,利用Fluent流体动力学软件对流体在复合界面上的铺展进行数值模拟,得到的模拟结果验证了实验结果。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 61 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/93683]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 钟伟强. 纯锡在铝—钢层状复合材料上的润湿行为及界面结构[D]. 2018. |
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