《表3 镁/铝复合板界面区域点扫描结果及可能存在的物相 (质量分数/%)》

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《A356覆层温度对AZ31/A356轧制复合板界面组织及力学性能的影响》

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图3为A356覆层温度为670℃的镁/铝复合板界面SEM像，将界面过渡区域EDS点扫描结果和可能出现的物相列于表3。结合图2所示的EDS线扫描镁铝元素的扩散趋势，镁铝元素在界面处出现了交集，并且界面过渡区域的镁、铝、硅原子满足一定的比例关系。结合Mg-Al和Mg-Si二元相图[18-19]可知，将界面过渡区分为三个区域[20]，靠近AZ31一侧可能形成了镁侧过渡区Ⅰ区（δ-Mg和Mg17Al12），靠近A356一侧可能形成了铝侧过渡区Ⅱ区（α-Al和Al3Mg2），以及扩散界面中间区Ⅲ区（Mg17Al12、Mg2Si和Al3Mg2）。较高的浇覆温度使得AZ31板熔化层较厚，各类原子获得足够的能量越过能量势垒，凝固过程中源源不断释放的结晶潜热会使界面区域保持较高且相对稳定的温度，各类元素得到了充分扩散，这促使镁与铝、镁与硅元素有足够的能量和充分的接触反应时间，在界面区域发生共晶反应生成大量镁、铝固溶体及硬脆的金属间化合物，如图3所示，界面过渡区生成了大量且连续的金属间化合物。根据Mg-Al二元相图可知，镁在铝中的最大溶解度为17.4%（质量分数），铝在镁中的最大溶解度为11.6%（质量分数），这主要由于镁的晶格常数（a=0.320 2 nm）小于铝的晶格常数（a=0.408 2 nm）。因此，镁在铝中的扩散能力要高于铝在镁中的扩散能力。当界面过渡区域w（Mg）∶w（Al）≈59.8∶40.2或36.1∶63.9，并且达到相应共晶反应温度时，便会生成镁铝金属间化合物:（438℃）Lδ-Mg+γ（Al12Mg17）、（450℃）Lα-Al+β（Al3Mg2）；根据Mg-Si二元相图，当w（Mg）∶w（Si）≈63.2∶36.8时，便会有L（Mg）+Mg2Si。如果两种元素在相互扩散、溶解过程中超过最大溶解度，如镁在铝中的溶解度达到17.4%（质量分数），铝在镁中的溶解度达到11.6%时便会促使未溶解元素之间发生反应形成上述金属间化合物。