ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Металловедение растворно-диффузионного спая из "Металловедение пайки " В зависимости о г характера и продолжительности взаимодействия иа межфазной границе строение спая может быть различным. Если расплав припоя при температуре пайки не насыщается основным металлом до состава, соответствующего ликвидусу их равновесной диаграммы состояния, то изотермическая кристаллизация в шве не происходит, и спай представляет собой кристаллические образования на межфазной границе, возникающие в результате выделения избыточного компонента из расплава при охлаждении. Диффузионный слой при этом может образоваться в основном металле только после пайки в результате диффузии в твердой фазе. [c.118] С момента достижения равновесного состава жидкой фазы во всем объеме зоны сплавления начинается изотермическая кристаллизация на подложку и формирование диффузионной зоны. Спай в этом случае содержит слой изотермической кристаллизации. При длительных выдержках слой изотермической кристаллизации увеличивается, и в итоге изотермическая кристаллизация может пройти во всем объеме зоны сплавления (диффузионная пайка). [c.118] Растворно-диффузионный спай, когда основной металл и припой образуют между собой твердые растворы, если не учитывать диффузию в твердой фазе при нагреве под пайку, начинает формироваться с момента смачивания основного металла расплавом припоя. В результате протекающего при этом растворения твердого металла в жидком припое состав зоны сплавления изменяется, достигая равновесного при данной температуре, соответствующего пересечению изотермы с линией ликвидуса. В процессе растворения одновременно идет диффузия из жидкости в твердую фазу, но поскольку скорость растворения твердого металла в жидком значительно выше, чем диффузия в твердой фазе, то диффузионная зона на поверхности основного металла не образуется. С приближением состава зоны сплавления к равновесному скорость растворения основного металла замедляется, и в основном металле начинает образовываться диффузионная зона. Наиболее активная диффузия при этом протекает по границам зерен и дефектам структуры основного металла. [c.118] Кинетика растворно-диффузионною взаимодействия и продолжительность изотермической кристаллизации определяются процессами диффузии и растворения в зоне спая. [c.119] В соответствии с этим количество припоя, избыточное по сравнению с необходимым для образования твердого раствора, которое при изотермической кристаллизации диффундирует в основной металл, составит Qo=Q—Qi. [c.120] Кинетика процесса изотермической кристаллизации, начинающейся после достижения равновесного состава жидкой и твердой фаз, определяется, таким образом, соотношением скоростей диффузии припоя в основной металл и основного металла в зону сплавления. При определенном пересыщении жидкости происходит выделение из нее твердого раствора. Диффузия припоя в твердую фазу снова вызывает пересыщение и последующее выделение из жидкости твердого раствора до тех пор, пока в зоне сплавления не останется жидкой фазы и не произойдет полная изотермическая кристаллизация. В результате в момент завершения кристаллизации состав центральной части зоны сплавления соответствует солидусу равновесной диаграммы состояния. Первоначально выделявшийся при кристаллизации на подложку твердый раствор вследствие диффузии в твердой фазе с течением времени обедняется припоем, концентрация которого понижается от равновесной, соответствующей солидусу, до нуля на границе диффузионной зоны с основным металлом исходной концентрации. [c.122] Дальнейшая выдержка при температуре пайки ведет к диффузионному выравниванию состава образовавшихся в шве сплавов и приближению их к составу основного металла. [c.122] При образовании спая контакт расплава припоя с основным металлом на первой стадии происходит через прослойку окисной или адсорбционной пленки, разграничивающей твердый и жидкий металлы. [c.122] С—-концентрация припоя по толщ,ине пластины основного металла а — толщина пластины у — текущая координата. [c.125] Диффузию по границам зерен в виде воеобразных диффузионных клиньев можно наблюдать на примере пайки железа золотом (рис. 54). [c.126] Параметры кристаллических решеток основного металла и образующихся в диффузионной зоне фаз приведены в табл. 19. [c.127] Количество расплава припоя, определяемое величиной зазора, оказывает также сущ,ественное влияние на формирование спаев и паяного соединения в целом. Это влияние обусловлено интенсивностью процессов адсорбционного понижения прочности основного металла, вследствие чего активизируется процесс удаления окис-ных и адсорбционных пленок расплавом припоя. [c.127] Активность взаимодействия на межфазной границе определяется не только физико-химическими свойствами взаимодействующих металлов, но и продолжительностью насыщения расплава основным металлом. [c.127] При образовании растворно-диффузионных спаев возможно появление непрерывных и ограниченных твердых растворов, эвтектик и интерметаллических соединений. Характер взаимодействия твердого и жидкого ме-галлов зависит от условий и режима пайки, следствием чего является исключительно большое разнообразие строения, структуры и свойств растворно-диффузионных спаев. [c.129] Растворение основного металла в расплаве припоя приводит к выделению избыточной фазы при затвердевании расплава, поэтому признаком растворно-диффузионных спаев является наличие прикристаллизсванного слоя определенного состава. [c.129] На рис. 61 представлены микроструктуры шва при пайке меди галлием, выдержка 3 мин и 1 ч (рис. 61, а и б), при пайке железа алюминием (рис. 61, в) и бериллием (рис. 61,г), которые показывают, что при длительных выдержках граница основной металл — зона сплавления не просматривается. [c.133] Равномерное распределение компонентов в шве при образовании растворно-диффузионных спаев независимо от состава припоя можно достигнуть при пайке с очень малыми зазорами (менее 0,1 мм). В этом случае кристаллизация в очень узком слое происходит без разделения компонентов с образованием одного ряда плоских зерен (см. рис. 45,8 и 45,г). Такая структура шва характеризуется высокой прочностью соединения. [c.133] На рис. 64, а приведена микроструктура шва при пайке магниевого сплава МА8 галлием, из которого можно видеть, что галлий интенсивно проникает по границам зерен. [c.134] Вернуться к основной статье