热浸Al对Al-Si/38CrMo复合界面固−液成型组织与力学性能的影响

以38CrMo合金钢和Al-Si-Cu-Mg高强铸造铝合金为原料进行固−液复层铸造。在720℃下进行了5~20 min不同时间热浸镀纯Al、Al-Si合金实验,制备出界面冶金结合良好的钢/铝复层材料。研究热浸镀时间、热浸镀成分对钢/铝界面显微组织和力学性能的影响。结果表明:热浸镀纯Al时,界面金属间化合物为Fe_(2)Al_(5)和FeAl_(3);热浸镀Al-Si合金时,界面金属间化合物为Fe_(2)Al_(5)和Al_(8)Fe_(2)Si。热浸镀纯Al、Al-Si合金界面显微硬度最高分别为535.2 HV和580.6 HV,剪切强度最大分别为28.4 MPa和39.4 MPa。热浸镀时间相同时,热浸镀纯Al形成的金属间化合物层厚度大于热浸镀Al-Si合金形成的金属间化合物层厚度,主要原因是Si元素的存在降低了Fe、Al原子的扩散系数,阻碍了Fe、Al原子之间的扩散,使金属间化合物层的生长受到抑制。

42CrMo钢/Al-Si合金固-液复合界面结构及组织性能

为了提高钢/铝复合界面的结合强度,采用表面具有大量凸起结构的钢基体,对钢基体表面进行助镀、助镀+热浸镀不同预处理后,采用砂型铸造钢/铝复合铸件。研究了基体表面不同预处理对钢/铝复合界面组织和力学性能的影响。结果表明,在钢基体未进行热浸镀处理时,钢/铝界面处存在大量的缝隙,界面结合方式为机械结合,结合效果差,界面剪切强度为9.6 MPa。钢基体经过热浸镀处理后,钢/铝界面发生冶金结合,生成由Fe_(2)Al_(5)、Al_(8)Fe_(2)Si和Al_(4.5)FeSi相组成的金属间化合物层;钢基体凸起处和直界面处的金属间化合物层的厚度分别为35.3、29.4μm,界面剪切强度为48.7 MPa。