铝-钢螺柱过渡层的真空钎焊研究(3)
1.3.1金属键理论
1954年，Burton提出了金属键理论，金属键理论认为金属间结合并不取决于材料本身的性能，而取决于被复合金属表面的状态。在液固复合过程中只要除去被复合金属结合面上的油污及氧化膜，使被复合金属界面的原子足够接近，以达到原子间的相互吸引力发挥作用的程度即可形成复合。金属键理论没有考虑到材料的性能以及温度变化时原子能量状态等因素。试验证明，两种金属结合时的结晶方向对相互间结合都有很大的影响。
1.3.2扩散理论
扩散理论是由卡扎柯夫于70年代提出，该理论认为结合金属在扩散温度作用下，在界面结合区域存在一层很薄的扩散区，由于扩散区的存在而形成牢固的界面结合。根据扩散理论推断，如果增加扩散区的厚度，应能提高结合强度，但事实证明并非如此，扩散是在结合形成以后才发生的。因此，扩散理论也没有对界面结合过程进行很好的论证。
1.3.3能量理论
1958年西米奥洛夫提出能量理论，能量理论认为金属间的结合的条件是处于金属接触区的原子必须具有一定的能量。只有当原子的能量达到这一值时，金属原子间才能形成金属键，进而其间的界面消失而相互结合。加热可以提高金属原子的能量，因而能够促进金属间的结合。但是，当温度进一步提高时由于氧化的存在而影响结合。
1.3.4 Borisov机理
Borisov机理是以多个模型为基础，这些模型是建立在传热、传质、对流以及热力学、动力学的基础上的，可对双金属复合过程中的凝固组织与缺陷(宏观凝固组织、微观凝固组织、强化相的分布、相结构、组织均匀性、偏析、缩松、夹杂、裂纹等)、结晶状态以及晶体结构缺陷做出预测。自Uhlmannetal对金属凝固的早期研究以来，固液界面溶解微粒的相互作用己经成为众多理论研究的课题。毫无疑问，理论对双金属复合过程中的冶金过程的论证有着重要的作用，在许多场合将完全决定了金属结合后固态合金的物理和机械性能。有时，依靠Stefan的热扩散模型可以描述金属凝固的结晶过程。然而，在双金属复合过程中，液态金属与固一态金属结合过程中有一个过冷的过程。这样，在前面生长的部分金属就会形成不稳定状态，这种不稳定形态就在固液区域形成一种模糊区 (mushy region)。早期由于过冷的影响，在模糊区_产生不稳定凝固。因此，总的来说，经过一段时间，复合层可以分为三个区域:固态区、模糊区、液态区。如果凝固潜热和过冷度可以互相抵消的话，模糊区也可以叫做准平衡区。
1.4铝钢异种金属焊接难点
由表1-1和图1-3可知，钢和铝的物理性能差异很大，它们两者几乎是不互溶的，而且铝和钢会产生脆性的金属间化合物，影响接头的强度，容易产生裂纹。所以，钢铝的焊接性很差。
表1-1 铝和钢的物理性能参数
项目 熔点
T/℃ 比热C
J/(kg•℃) 密度ρ
kg/m³ 热导率λ
J/(m³•℃•S) 电阻率
μΩ•cm 弹性模量E/GPa
铝 660 900 2700 220 2.65 71
铁 1538 460 7870 73 13.30 210
铝与铁之比 0.44 1.96 0.34 3.01 0.20 0.33