阻挡层形成

物理化学作用机理

在液态铝与固态钢的界面上，铁原子和铝原子相互扩散。冷却时形成脆性的金属间化合物相，如FeAl₃或Fe₂Al₅。这些相具有非常有序的晶体结构，没有滑移面，硬度可达1000 HV。层厚随温度和接触时间的增加呈指数增长。快速冷却会冻结一层薄而硬的层。

焊接中的冶金学意义与风险

脆性层几乎无变形能力。冷却时的收缩应力会立即沿该层产生裂纹。连接在很小载荷下就会失效。层厚约超过10 µm时，整个焊缝就报废了。铝和钢的不同热膨胀会产生附加热应力。如果氧化物或水分被卷入连接区，就可能产生气孔。

车间实践与操作指南

阻挡层的形成只能尽量减少，无法完全避免。熔池接触时间保持在0.5秒以内。通过短弧、高焊速和低电流来限制热输入。目标是金属间化合物层厚低于5 µm。使用爆炸复合的铝-钢过渡接头，或者采用摩擦焊或激光焊并精确控制能量。彻底清洁连接面并去除氧化层。避免预热钢材，因为热量会加速扩散。