Форма растекающейся капли изменяется вследствие образования кристаллов промежуточной фазы, которые растут перпендикулярно к границе раздела. Для выяснения характера распределения железа при переходе от капли к подложке наряду с микроструктурным анализом диффузионного слоя применяли рентгеноструктурный и микрорент-геноспектральный анализ. Рентгеноструктурный анализ показал, что диффузионный слой состоит в основном из п.-фазы. Распределение элементов в этом слое изучали с помощью микрозонда фирмы «Каме-ка». На рис. 54 приведены кривые £\распределения железа поперек зоны

?оОоконтактирования алюминия с

а\Ло!^*--_1армко-железом. Несмотря на раз-

личную продолжительность контактирования (3 и 20 с), в обоих случаях количество железа остается практически одинаковым.

Диффузионный слой содержит в среднем 38,4—39 % железа, что несколько меньше концентрации, соответствующей и-фазе, даже на верхней границе области гомогенности. Видимо, в слое, кроме т)-фа-зы содержится несвязанный избыточный алюминий.

Так как методика исследования предусматривала, что после приведения алюминиевой капли в контакт со стальной подложкой полученное соединение охлаждается вместе с печью до комнатной температуры, то при этом могли иметь место диффузионные процессы, в результате чего после охлаждения на шлифе наблюдалась не истинная картина на межфазной границе, а интерметаллический слой, образовавшийся после длительной выдержки. Поэтому целесообразно было попытаться, изменяя температуру и длительность контакта алюминия со сталью, повлиять на размеры и фазовый* состав промежуточной зоны на межфазной границе. Проведены опыты по контактированию алюминия со сталью при 973, 1073 и 1173 К при выдержке примерно 1 с. При этом по истечении 1 с образец выталкивался из зоны нагрева печи в пространство вакуумной камеры.

Установлено, что температура контакта не сказывается на изменении фазового состава прослойки; при 973 К ширина ее минимальна. При температуре контакта 1173 К ширина прослойки велика, и в про-

Рис. 53. Временная зависимость краевого угла смачивания алюминием интерметаллидов системы железо — алюминий (а) и железа (б): I — 973 К; 2 — 1023 К; 3 — 1073 К; 4 — 1173 К; б — РеМ3, 1073 К; б — РеА13, 1173 К; 7 — Ре2А1„ 1073 К; 8 — Р8А1, 1073 К; 9 — Ре2А1е, 1173 К; Ю — РеаА\, 1173 К.

цессе изготовления шлифа алюминиевая капля скатывается (обрыв кривых на графиках).

Микроструктурный, микродюрометрический, рентгеноструктурный и микрорентгеноспектральный анализы диффузионных слоев в месте контакта алюминия с железом показали, что слой состоит в основном из п-фазы. По данным локального рентгеноспектрального анализа, в слое содержится 41,6—44,5 % железа, т. е. величина, попадающая в область гомогенности и-фазы. Наряду с растеканием имеет место диффузия алюминия в объем железа (под каплей), что вызывает образование слоя промежуточных фаз. Это приводит к тому, что дальнейшее растекание прекращается и форма капли резко изменяется .

Исследовалась кинетика растекания алюминия по интерметаллическим фазам системы железо — алюминий [101]. Сплавы готовили из армко-железа и алюминия АВ000 плавлением в вакуумной печи в магнезитовом тигле в среде аргона или гелия. Временные зависимости краевого угла смачивания интерметаллидов алюминием представлены на рис. 53.

в первые моменты контакта алюминий не смачивает (6 90°) ни одной интерметаллической фазы. В дальнейшем образование интер-

"306090ПО 1,тм

^Рис. 54. Распределение железа поперек зоны контакта алюминия с армко-железом (массовое содержание):

I продолжительность контакта 3 с; 2 — то же, 20 с.