熔融Cu-Al及Al-Si-Mg合金在304不锈钢表面的溶解及反应润湿

摘要

利用座滴法在高真空条件下研究了Cu-Al和Al-Mg合金分别在1100~1200℃,700~800℃与304不锈钢的润湿行为。研究表明,铜-钢体系为典型的溶解润湿,铝-钢体系为典型的反应润湿,且最终润湿性随着温度的升高而改善;铜-钢体系中,钢表面的氧化膜限制固-液界面传质从而导致差的润湿性,破除氧化膜及Fe在Cu中的扩散作用为熔滴铺展提供驱动力,铺展活化能为51.2 kJ/mol,该活化能对应于Fe在Cu中的扩散激活能(约10 kJ/mol)及破除氧化膜后表面由Fe-O氧化膜转变为纯净Fe时,Fe和Fe 3 O 4单位摩尔表面能的变化(44.9 kJ/mol);铝-钢体系中,前驱膜的产生能够有效促进润湿,前驱膜为界面反应层在三相线外的延伸;铺展动力学可由RPC模型描述,铺展活化能为46.6 kJ/mol,该活化能对应于界面反应生成单位摩尔的Fe_(2)Al_(5)(约25 kJ/mol)及FeAl_(3)(约21 kJ/mol)的反应吉布斯自由能。