吉林大学学报(工学版) ›› 2014, Vol. 44 ›› Issue (4): 1037-1041.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201404021

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铝/钢异种金属焊接接头界面Al-Fe金属间化合物生成及其热力学分析

黄健康, 何翠翠, 石玗, 樊丁   

  1. 1.兰州理工大学 有色金属合金及加工教育部重点实验室, 兰州 730050;
    2.廊坊燕京职业技术学 机电工程系, 河北 廊坊 065200
  • 收稿日期:2013-01-09 出版日期:2014-07-01 发布日期:2014-07-01
  • 作者简介:黄健康(1981-), 男, 副教授.研究方向:异种金属焊接及数值计算.E-mail:sr2810@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51165023); 甘肃省自然科学基金项目(1010RJZA044); 陇原青年创新人才扶持计划项目; 甘肃省高校基本科研业务费专项项目; 兰州理工大学红柳青年培养计划项目

Thermodynamic analysis of Al-Fe intermetallic compounds formed by dissimilar joining of aluminum and galvanized steel

HUANG Jian-kang1, HE Cui-cui1, 2, SHI Yu1, FAN Ding1   

  1. 1.State Key Laboratory of Gansu Advanced Nonferrous Metal Materials, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China;
    2.Department of Mechanical and Electrical Engineering, Langfang Yanjing Career Technical College, Langfang 065200, China
  • Received:2013-01-09 Online:2014-07-01 Published:2014-07-01

摘要: 对铝/钢异种金属焊接接头界面进行了XRD和EDS分析, 结果表明:在Al-Fe界面上主要生成Fe2Al5和FeAl3两种金属间化合物, 以热力学基本定律为基础, 建立了基于相图的Al-Fe金属间化合物形成的吉布斯自由能计算模型, 利用该模型分别计算了各Al-Fe金属间化合物形成的吉布斯自由能随温度变化的关系。结果表明, 生成Fe2Al5的吉布斯标准自由能比生成FeAl3的低, 所以在铝/镀锌钢板的焊接过程中, Fe2Al5要比FeAl3优先生成。

关键词: 金属材料, 铝/钢焊接, 金属间化合物, 热力学分析

Abstract: The interface of welding joint of aluminum and steel was analyzed using XRD, EDS and the related phase diagram. It was observed that a large number of Al-Fe Intermetallic Compounds (IMC), e. g. Fe2Al5 and FeAl3, was formed in the joint interface. In order to study the relationship between Al-Fe IMC and the welding temperature, a model for Gibbs free energy calculation in the formation of Al-Fe IMC was established based on the basic law of thermodynamics. The Gibbs free energy of Al-Fe IMC with the variation of the temperature was simulated using this model. The results show that the primary Al-Fe IMCs in the interface are Fe2Al5 and FeAl3. The Gibbs free energy for the generation of Fe2Al5 is lower than that of FeAl3, so Fe2Al5 is generated prior to FeAl3 in the welding process of joining of aluminum and galvanized steel.

Key words: metallic materials, joining of aluminum to steel, intermetallic compounds, thermodynamic analysis

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