b) Cấu trúc siêu tế vi vùng liên kết không IMC c) Hàm lượng các nguyên tố trong ảnh phổ
Hình 5.14 Phổ phân bố các nguyên tố trong vùng liên kết không chứa lớp IMC
Để nhận biết rõ hơn về sự khuếch tán của từng nguyên tố trong vùng diện tích khảo sát, thiết bị phân tích phổ EDS còn đưa ra các hình ảnh phổ phân bố riêng biệt của từng nguyên tố có mặt trong đó (bằng cách ẩn đi các nguyên tử của các nguyên tố khác dưới dạng nền màu đen). Kết quả phân tích trong trường hợp này được thể hiện trong hình 5.15 dưới đây.
Kết quả đưa ra trên hình 5.15a cho thấy rất rõ rằng trong trường hợp này các nguyên tử Al khuếch tán từ KLMH sang tấm thép với một lượng rất nhỏ. Điều này có thể được lý giải vì môi trường khuếch tán (tấm thép CCT38) ở trạng thái rắn nên điều kiện khuếch tán khó
khăn hơn, trong khi thời gian khuếch tán hiệu quả lại nhỏ (khoảng 6 giây). Cũng trong khoảng thời gian đó, kết quả trên hình 5.15b cho thấy rằng các nguyên tử Fe khuếch tán từ tấm thép CCT38 vào trong KLMH nhiều hơn so với các nguyên tử Al khuếch tán sang tấm thép. Điều này có thể được lý giải vì môi trường khuếch tán (KLMH) ở trạng thái lỏng nên điều kiện khuếch tán dễ dàng hơn. Nghĩa là giả thuyết trong mục 2.3.3 đã được củng cố.
Như vậy, điều kiện và môi trường khuếch tán kim loại khi hàn nhôm với thép bằng quá trình hàn TIG nói riêng và bằng hồ quang nói chung là rất bất lợi, bởi lẽ Al có khả năng hòa tan vào Fe nhiều (khoảng 12%, hình 2.12) thì lại khuếch tán ít, còn Fe có khả năng hòa tan vào Al rất ít (tối đa 0,05%, hình 2.10) thì lại khuếch tán nhiều. Do đó mà khả năng hình thành các pha liên kim IMC là rất khó tránh khỏi. Điều này cũng giải thích lý do hàn nhôm với thép ở trạng thái rắn (solid state) như các quá trình hàn nổ, hàn ma sát, hàn xung từ hay hàn khuếch tán sẽ cho chất lượng tốt hơn so với các quá trình hàn ở trạng thái nóng chảy như hàn Laser và hàn hồ quang.
Do hàm lượng của Si và C trong kim loại rất nhỏ nên lượng nguyên tử khuếch tán của Si và C trong các hình 5.15 c) và d) là không lớn, nên phân bố của các nguyên tử Si và C giữa các vùng KLMH và tấm thép có chênh lệch nhau không nhiều. Riêng đối với nguyên tố Si, do ở trong KLMH có tồn tại các hạt Si dưới dạng tinh thể cho nên chúng ta nhìn thấy các cụm nguyên tử Si tại một số vị trí trên hình 5.15c.