ной мере уменьшает ораспл и улучшает растекания. Данные о влиянии Б1 не согласуются с практикой сварки сплавов А1—Б1 со сталью. Поэтому проведено дополнительное исследование, результаты которого даны ниже.

| Кинетика растекания алюминия и его сплавов с кремнием (до 10 % по массе 51) по железу и железокремниевым сплавом (до 2,5 % 51) в температурном интервале 973—1173 К в вакууме (1.9) • 1,33 МПа изучалась в работе [256]. Сплавы заданного состава выплавляли из алюминия А99, кремния М18 и армко-железа в вакууме (1.3) X X 1,33 МПа в тиглях из А12Оч- Результаты исследования показали,

что алюмокремниевые расплавы удовлетворительно смачивают поверхность железа (6 90°). При малом времени контакта и массовом содержании кремния в расплаве алюминия до 4 % наблюдается близкая к квадратичной зависимость диаметра пятна капли от времени.

Добавки кремния к жидкому алюминию увеличивают скорость растекания, работу адгезии, улучшают смачивание, тормозят прорастание интерметаллической фазы в расплав, вследствие чего сферическая форма капли сохраняется и время растекания увеличивается. Уже небольшие добавки кремния (0,74.2,12 %) увеличивают площадь растекания более чем в 2 раза. С ростом содержания Б1 в расплаве площадь растекания уменьшается, за пределами капли на поверхности железа обнаруживается ряд колец, которые увеличиваются в диаметре в процессе изотермической выдержки .

Концентрационная зависимость краевого угла смачивания железа алюмокремниевыми расплавами при времени контакта 1,14 с в интервале 973—1123 К представлена на рис. 81. Наименьший краевой угол смачивания железа алюмокремниевыми расплавами наблюдается при массовом содержании кремния 3—5 % при 973 К- С ростом температуры до 1023—1073 К минимум на кривой (краевой угол смачивания — концентрация кремния в расплаве) смещается в область низких концентраций (до 1 % 51). При 1173 К вследствие увеличения скорости роста кристаллов промежуточной фазы изменения краевого угла смачивания проследить не удается.

Микроструктурный анализ показал, что с ростом содержания Б1 в расплаве уменьшается толщина промежуточного слоя, сглаживаются характерные для г)-фазы столбчатые кристаллы.

0 1 г з 1 г з 12 3 1 г &•/.

Рис. 81. Зависимость краевого угла смачивания железа алюмокремниевыми расплавами от массового содержания кремния (время контакта 1,14 с).

Наиболее эффективны добавки Б1 до 5 % при 973—1023 К. Тормозящее действие Б1 на рост переходного интерметаллического слоя связано, по-видимому, с изменением природы интерметаллической фазы, так как в системе А1 — Ре —■ Б1 образуется тройное химическое соединение [298]. Косвенным доказательством этого являются данные микрорентгеноспектрального анализа (рис. 82), указывающего на участие Б1 в формировании переходного слоя. Как правило, слой состоит из двух подслоев: с повышенным содержанием Б1 на границе с жидкой фазой и более низким его содержанием на границе с железом (исключение составляет сплав с массовым содержанием Б! 1 %).

Расстояние, мкм

Рис. 82. Распределение кремния перпендикулярно к зоне .контакта алюминия, содержащего кремний, с железом (время контакта 1 с, Т = 973 К):

/ — 3 % Б1, 2 — 4 % Бі; 4 — 9 % Бі (по массе).

С введением Б! в расплав алюминия толщина слоя значительно уменьшается, сглаживаются характерные для системы Ре — А1 столбчатые кристаллы интерметаллической фазы, отсутствует явная текстура роста, величина микротвердости снижается с 11000 до 7800 МПа (соответственно для 1 и 9 % по массе 51).

Добавки 51 к твердой фазе также улучшают смачивание, увеличивают работу адгезии и скорость растекания, однако не оказывают значительного влияния на скорость роста переходного интерметаллического слоя. Микрорентгеноспектральный анализ не обнаружил участия Б1 в формировании переходного слоя. Это, безусловно, связано с очень малой подвижностью 51 в решетке железа, что обусловлено большой силой взаимодействия железа с кремнием, в частности проявляющейся в образовании устойчивых силицидов железа.

Таким образом, небольшие добавки Б1 в расплав алюминия (до 5 % по массе) при 973—1023 К улучшают смачивание. Кремний, являясь межфазноактивным, задерживает рост интерметаллидных фаз в зоне контакта. Оптимальными условиями соединения А1 с Ре, методом плавления алюминия являются небольшие добавки Б! в, расплав алюминия, небольшие перегревы и минимальное время контакта .

Следующим фактором, который может влиять на ссмачиваемость, является химический состав подложки (основного металла), по ко-