Zn(l)∕Zr(s)液固反应偶界面反应研究

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1、第30卷第1期2013年2月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．30No．1Feb．2013文章编号：2095—1248(2013)叭一0071—05Zn(1)／Zr(S)液固反应偶界面反应研究徐前刚，黄相博，王士付(沈阳航空航天大学材料科学与工程学院，沈阳110136)摘要：选用Zn(1)／Zr(S)液固反应偶研究了其界面反应和反应层生成相，重点考察了反应层在固态基底直角部位的生长形态。研究结果表明，在450℃和530℃时，反应层依次由zn，zr相、Zn，，zr，

2、相和Zn：：Zr相组成；温度升高至5800C时，反应层只有zn：：zr相和zn，。zr5相存在。反应层厚度随温度升高和时间的延长而增加，近似呈抛物线生长规律；Zn：：Zr层在反应初期迅速增长，达到平衡后随温度升高和时间延长基本不变。反应层在直角部位发生不完全断裂，呈放射状生长，并未形成十字形生长。关键词：Zn(1)／Zr(S)反应偶；界面反应；反应层生成相；十字形生长中图分类号：TB31文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2013．01．016Studyontheinterfacialreac

3、tionsinZn(1iquid)／Zr(solid)reactioncouplesXUQian—gang，HUANGXiang—bo，WANGShi—fu(CollegeofMaterialsScienceandEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136)Abstract：InterracialreactionsbetweenliquidZnandZrsubstratewereinvestigatedinthispaperusingZn(1iquid)／Zr(s

4、olid)reactioncouples．Theresultsshowedthatwhenthereactioncouplesreactedat4500Cand530℃，t11ereactionlayersconsistedofZn3Zr，Zn39Zr5andZn22Zrinsequence．WhenthereactionCOU·plesreactedat5800C，onlyZn22ZrandZn39Zr5wereformedattheinterface．Thethicknessofthereactionlayersincrea

5、sedwiththegrowthofreactiontemperatureandtime．Thegrowthkineticsoftheinterfacialre—actionlayersatisfiedaparabolicrelationship．ThethicknessoftheZn22Zrreactionlayerincreasesquicklyattheinitialstageandkeepsinvariantwiththegrowthofreactiontemperatureandtimewhenthereactionr

6、ea—chesequilibrium．ShrinkingofthereactionlayersatthecornersisobservedintheZn(1)／Zr(S)reactioncouples，butitdoesnotexhibitatypicalcruciforInpaRern．Keywords：Zn(1iquid)／Zr(solid)reactioncouples；interfacialreactions；thephaseofthereactionlayers；cruciformpaaern自1935年Scheil首

7、次在Zn(1)／Fe(S)液固反应偶中发现十字形生长模式以来‘1j，人们对这种独特的现象开始产生巨大兴趣。十字形生长模式是反应层沿垂直于固体基表面方向生长，而在固体基的角部没有反应产物。到目前为止，人们仅仅发现了Al(1)／Ti(S)、Ga(1)／Ni(S)、Ga(1)／Fe(S)、Sn(1)／Co(S)和sn(1)／Te(S)体系具有十字形生长模式旧。5J。对于这种独特的现象，Mackowiak等人认为旧j，在反应初期液固界面生成了较薄的反应层，随着反应进行，当反应层内部张力超过临界值时，反应层发生断裂，形成十字形生长；而F．

8、Bar—bier和J．Blanc在对比Ga(1)／Ni(S)和Ga(1)／Fe(S)的反应层形态后认为旧o，应力集中只是其中一个因素，反应层机械性能、反应层对基底粘附力、表面能以及热弹性等因素共同决定了十字形收稿日期：2012—10一18作者简介：徐前刚(197