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材料连接过程中的界面行为
主讲：杨建国
哈尔滨工业大学
现代焊接生产技术国家重点实验室
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第二章 钎料与母材间的相互作用
液态钎料在毛细填缝的同时就与母材发生相互作用。
推动力--浓度梯度(严格地说应是化学位梯度)
分类：
一是母材向液态钎料中的溶解
二是钎料组分向固态母材中的扩散
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第二章 钎料与母材间的相互作用
母材向液态钎料中的溶解
钎料与母材之间的扩散
钎焊接头的金属学形态
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第二章 钎料与母材间的相互作用
其他主要参考文献
合金扩散和热力学 马兹·希拉特，冶金工业出版社
金属及合金中的扩散 黄继华 冶金工业出版社
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母材向液态钎料中的溶解
钎缝成份与原钎料成份存在差异，其原因：
母材金属溶入液态钎料
钎料组分的挥发
适当控制溶解程度：
钎料成份合金化
有利于提高接头强度
母材溶解过度：
熔点升高、粘度增加和流动性变差，往往导致不能填满钎缝间隙。
母材的表面出现熔蚀缺陷（即在放置钎料处或钎缝圆角处使母材产生凹坑，严重时甚至出现溶穿现象 ）
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母材向液态钎料中的溶解
物质间互溶的热力学条件
母材的溶解过程
溶解过程的数学描述
溶解现象与状态图的关系
母材溶解过程对钎缝化学成分的影响
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物质间互溶的热力学条件
两种纯物质间能否互溶，取决于混合前后的自由焓变化。由热力学可知，在等温和等压条件下，两物质混合自由焓为：
(2-1)
根据正规溶液理论，由液态溶液或固态溶液中质点的排布方式符合晶体点阵模型，和各组分质点在溶液中的分布服从几率关系的假设，利用波尔兹曼关系，可以推出混合前后熵变ΔSM为：
(2-2)
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物质间互溶的热力学条件
将式(1-120)和(2-2)代入(2-1)得
(2-3)
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物质间互溶的热力学条件
XA和XB为合金溶液中所含A和B的摩尔分数
Z配位数
Nav阿弗加德罗常数
其中W由下式确定：
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物质间互溶的热力学条件
下面对W进行讨论：
当W＜0 ，即EAB＜(EAA＋EBB)/2 ，ΔSM＞0，ΔHM＜0(放热)，ΔG＜0，而不受浓度限制。即当异种分子间的吸引能大于同种分子间的吸引能，或当溶解过程为放热过程时，必然形成完全互溶的溶液，而且有较大的溶解倾向。
在极端情况下，如异种分子间的吸引能很大，就有可能形成化合物。
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