激光定向能量沉积Cu/Al复合材料的显微组织和维氏硬度

摘要

Cu/Al复合材料兼备Cu的高导电性和Al的低密度等优点，已用于航空航天、电子等重要工业领域，但实现二者有效冶金连接存在一定难度。本研究采用激光定向能量沉积（L-DED）技术在T2紫Cu基材上沉积AlSi10Mg得到Cu/Al复合材料。结果表明：无预热条件下样品界面高残余应力和超过300μm的化合物层导致严重裂纹缺陷，通过预热基材成功消除了界面裂纹，并实现致密冶金结合。预热下样品Cu/Al界面存在γ-Al4Cu9、η-AlCu和θ-Al₂Cu三种Cu/Al金属间化合物。根据显微组织形貌发现，Cu/Al界面形成了过渡区和重熔区，过渡区底部为层状γ相和η相，上方主要为Cu/Al过共晶产生的初生θ相和共晶区，组织演变为：Cu→（Si）+γ→η→α-Al+Si+θ→Si+（α-Al+θ）+θ→（α-Al+θ+Si）+（α-Al+θ）+θ→Si+（α-Al+θ）+α-Al；重熔区组织为Si+（α-Al+θ）+α-Al,Si在Cu/Al界面主要形成初生相，在过渡区顶部与Al、Cu形成共晶组织。预热样品不同区域维氏显微硬度呈现：过渡区>重熔区>AlSi10Mg区>Cu基材。

关键词

Cu/Al复合材料 / L-DED / 预热 / 显微组织