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本文利用拉拔—扩散复合法制得铜/钢双金属复合试样,采用光学显微镜、X射线衍射、电子探针、扫描电镜及能谱分析等方法对不同含氧量的铜与钢扩散复合试样横截面上界面附近的组织形态、成分分布及界面结合状况进行了分析,并测量了复合界面的剪切强度及复合界面附近的硬度分布,得到如下结果: 当铜中含氧量较少(0.0019%)时,即使扩散时间较长,扩散复合界面的铜中基本不形成氧化物;当铜中含氧量较高(0.024%~0.074%)时,界面附近铜中形成弥散分布的Fe2O3氧化物颗粒。在800~950℃温度退火0.5~16h条件下,随扩散温度的升高和时间的延长,氧化物颗粒尺寸变大,分布区域变宽。用热力学方法分析了生成氧化物的可能性,并对氧化物的形态进行了分析讨论。 对结合界面进行剥离试验时,复合试样在界面附近的铜侧拉断,表明铜/钢界面结合良好,结合强度达到或超过铜基体的强度。观察到裂纹在氧化物处形成,并沿铜基体与氧化物的界面扩展,说明氧化物对界面附近的性能有一定影响。利用剪切试验方法测定了复合棒的界面结合强度。实验所得复合棒的剪切强度值高于100MPa,说明复合棒的结合强度完全达到了原子结合,复合性能良好。 能谱分析及电子探针结果表明,铁原子向铜中的扩散距离远大于铜原子向钢中的扩散距离。根据氧化铁在铜中的分布确定了铁原子在铜中的扩散距离,求得铁原子在铜中的扩散激活能为210kJ/mol,并得出了铁原子向铜中的扩散距离与扩散温度和扩散时间的定量关系。