超高压下AlCu扩散偶的扩散行为研究

《超高压下AlCu扩散偶的扩散行为研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、超高压下Al/Cu扩散偶的扩散行为研究汇报人：李帆专业：材料科学与工程指导老师：林建国教授目录1324研究背景及意义实验方案与过程实验结果及分析致谢21研究背景及意义—Al、Cu金属地壳中含量最多的金属之一最早发现和使用的金属铝铜双金属复合结构铝铜扩散与焊接31研究背景及意义--高压技术高压技术指在同一空间领域同时获得所需要的高温、高压，并持续所需要持续的时间技术。六面顶压机加压原理：从六个方面向主机中心加压。41研究背景及意义--研究现状Al-Cu扩散偶常压500℃25~125h热处理厚度均匀的扩散层

2、520℃25~100h热处理中国石油大学Al-Cu扩散偶的界面反应3个亚层，扩散层的总厚度随着加热温度的提高和保温时间的延长不断增大。Al-Cu扩散偶界面区域的显微硬度Al-Cu扩散偶界面扩散层的显微硬度明显高于Al、Cu基体，说明形成了脆性的金属间化合物。高压？52实验方案与过程--实验方案直径10mm长度10mm的铜和铝切割可供实验的合成块扩散系数目标分析样品铝铜连接体浓度梯度扩散分布高压下Al、Cu扩散机制干燥、组装500℃、1h切割镶样SEM计算800目砂纸打磨先预压，再加压显微硬度测试XRD分

3、析62实验方案与过程--高压实验序号压强预压温度时间结果1常压15min500℃60min成功21GPa--500℃20min失败31GPa15min500℃60min成功41GPa--550℃60min失败53GPa--500℃30min失败63GPa--550℃60min失败73GPa--500℃180min成功83GPa15min500℃60min成功对比实验成功的1、3、7、8四组，温度均为500℃，1、3、8三组预压后保温时间均在1h，相较于第7组时间缩小了3倍。√√√×不同压力、温度、时间对

4、应的试验结果73实验结果及分析宏观对比常压1GPa3GPa常压和1GPa都有明显的反应扩散层，常压下扩散层厚度明显比1GPa厚度小。3GPa的没有肉眼可见的扩散层。温度500℃，预压15min,保温1h。83实验结果及分析(a)(a′)为常压，(b)(b′)为1GPa，(c)(c′)为3GPa——Al——Cu（a）（c）（b）（a′）（b′）（c′）700μm12000μm20μmSEM分析-线扫常压扩散层700μm；1GPa扩散层12000μm；3GPa扩散层20μm；明显1GPa高压处理后得到的扩散

5、层厚度最大。93实验结果及分析SEM分析-点扫1、常压扩散层中铝、铜含量不均匀，波动较大。2、1GPa扩散层中铝、铜含量分布均匀。3、3GPa扩散层中铝、铜含量呈现一定趋势，铝逐渐减少，铜逐渐增多。1GPa3GPa常压103实验结果及分析铝基扩散层铜基常压15.0314.7542.0886.0897.17106.9677.8544.8045.771GPa15.6915.4053.81164.07212.75210.3164.1744.5744.103GPa--15.7516.04--42.73--51.

6、3953.19--显微硬度测试随着压力的增大，铝铜的扩散层硬度值也增大，扩散层的硬度更高，但是当压力值过大时，扩散层的硬度并未继续增大，反而减小。因此这也说明铝铜的扩散有一个最适宜的压力值。1GPa时扩散得到的组织硬度最好，扩散效果最佳。不同压力的扩散层维氏硬度值关系图113实验结果及分析XRD分析1GPa扩散层中的金属间化合物最多，常压扩散存在氧化物，高压扩散几乎没有氧化物。x射线衍射图谱123实验结果及分析扩散系数计算由菲克第二定律，原子在固体中的扩散遵循：式中：c(x,t)为原子在位置x、时间t时

7、的浓度；D为原子在固体中的扩散系数根据材科基中示踪法测定扩散系数得到浓度分布应该为：通过对扩散层中元素浓度的测量，可以得到原子浓度的分布曲线—c-x曲线，对实验数据进行简单的运算，把lnc与x2作图，所得图形的斜率为-1/4Dt，由于时间t已知，就可以计算出扩散系数D。或133实验结果及分析扩散系数计算浓度的导数与距离的平方关系图常压1GPa3.67E-144.06E-13143实验结果及分析扩散系数计算3GPa浓度的导数与距离的平方关系图AlCu常压3.67E-141.61E-141GPa4.06E-

8、133.32E-133GPa2.41E-141.46E-14不同压力下铝、铜的扩散系数值（m2/s）2.41E-14153实验结果及分析扩散系数计算纵向观察，每个压力下铝的扩散系数均大于铜，且在1GPa时铝明显高出更多，说明铝更容易扩散到铜里面。横向观察，随着压力增大，扩散系数均先增大后减小，并且在1GPa时铝和铜的扩散系数均达到最大。说明压力增大有利于铝和铜的扩散，但不是压力越大越好，在1GPa时铝和铜的扩散最好。扩散系数与压强关系图16