钢上双丝堆焊Fe-Al层的组织性能研究(3)

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1.1.3 激光熔敷技术

激光束密度特别高的能量流，这股能量流可以使某些特殊的性能的材料在某基体表面形成堆焊层，而且这些堆焊层与基体比较，在成分和性能上是完全不同的。激光熔敷技术不仅可以材料的表面的性能得到一定的提高，而且还会获得其它的新的性能。在制造成本上也会有帮组，降低成本，减少消耗，对于一些较少的金属也可以节省下来【11】。W.Mroz教授成功的通过激光熔敷技术，在钢基体表面上堆焊出来了Fe-Al合金。程广萍、何宜柱俩位教授使用Fe3A1粉、铁基合金粉以及铝粉作为原材料，同样采用激光熔敷技术成功制备出了Fe-Al合金。这项熔敷技术可以使Fe-Al合金层与钢板基体良好的结合起来。

虽然熔敷技术可以使Fe-Al合金层与钢板基体良好的结合起来，但是也有一定的缺陷，比如有可能出现裂纹，而且制备出来的Fe-Al合金层的表面会不平整，所以成分的控制是比较有难度的【12】。

1.1.4 Fe-Al合金的研究现状及进展

目前对Fe3A1合金的力学行为、腐蚀性能和其组织、结构以及其相关的过程方面已经做出了许多的研究。在600℃时会出现室温脆性和强度骤降的问题，北京钢铁研究总院提出了一种新的工艺，使得该合金能够在600℃时的使用寿命得到提高，能使骤降的问题得到解决，他们采用提高Fe3A1合金在高温下的蠕变性能的办法【13-16】。同样的问题，东南大学也提出了一种新的工艺，采用的是特殊的热处理以及对表面处理的工艺，使得处理表面能够形成一层非常致密的氧化层保护膜，而且与基体的结合非常好，所以这样可以克服环境氢脆带来的问题，使其具有优异的耐久性。梁广川教授指出，如果在高温状态条件下，大晶粒的FeAl合金会有超塑性，而在室温的情况下，则会出现不同的情况，,FeAl合金会经常会有较高的脆性，断裂强度会比较低。上海大学做出了一项研究，采用添加了增强相的Fe-Al粉芯丝材，同时采用高速电弧喷涂技术来合成一种新的复合涂层，可以提高涂层在常温情况下的耐腐蚀性能，而且对于涂层的结合强度的提高也有很多的帮助。与其他的金属间化合物相比较，Fe-Al金属间化合物的高温状态下的强度和它的抗蠕变性能是有些低的，限制了其在某些方面的应用。有研究者研究表明，对于Fe-Al材料进行合金化，则会提高材料的高温强度，可以添加B、C、Ti等元素，强化的原理就是使其有序强化以及析出强化和固溶强化，这样就提高了这些方面的性能。

1.2钢铝异种金属焊接

铝及铝合金是当前使用最广泛的、最经济适用的材料之一。在现代工程技术所用的各种材料中占有举足轻重的地位【17】。世界铝产量从1956年开始就超过了铜产量一直排在有色金属第一位。如果说铝合金最初是在航空业中崭露头角的话，那么近几十年来，除航空业外，在航天、汽车、船舶、桥梁、机械制造、电工、化学工业及低温装置中已大量运用铝和铝合金，以制造各种部件、油箱、耐蚀容器及导线等。目前为止铝的产量和用量仅排在钢材之后，是人类应用的第二大金属。而且铝的质量比较轻以及其耐腐蚀性能比较好，决定了铝在制造业方面的应用越来越广泛。钢因为其价格低廉，性能可靠，成为建筑业，制造业的基石。所以把铝同钢连接起来使用，以达到更好的性能就有了迫切的需要。

目前，把铝和钢连接起来有三种主要方法，分别是粘接，机械连接还有焊接。粘接得到的连接接头的机械强度有限 ,只能在一些对接头强度要求很低的场合应用。尽管机械连接能够得到强度较高的连接接头 ,但是连接接头的气密性无法保证 ,而且连接后一般会留下明显的连接痕迹 ,这对一些表面要求非常高的工件 (如汽车覆盖件 ) 很难满足要求【18-19】。焊接作为生活中比较常用的连接手段 ,所以在异种金属的连接中得到了比较广泛的应用。