ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Свойства промежуточных слоев из "Диффузионная сварка разнородных материалов " Примером, наиболее удачно характеризующим применение промежуточного слоя в виде фольги, является диффузионная сварка жаропрочных сталей и сплавов в двигателестроении. Наилучщие результаты получены при соединении материалов через фольгу на основе никеля. В ходе исследований установлено, что существенное влияние на качество соединений оказывает ее толщина. [c.29] В соединениях с промежуточным слоем толщиной 0,5 мм, выдерживаемых в течение 8 ч при температуре 1210 °С, глубина диффузии легирующих элементов жаропрочного материала в никелевую фольгу не превыщает 10 % ее толщины. Если относительная деформация такого промежуточного слоя составляет 50...60 %, то разрущение соединения при механических испытаниях носит вязкий характер и развивается на границе сплав — никелевая фольга. Дополнительная термообработка приводит к разрущению по середине слоя, где содержание никеля максимально. Таким образом, прочность всего соединения определяется прочностью фольги. [c.29] При сварке через промежуточный слой в виде никелевой фольги толщиной 0,25 мм и последующей термообработке разрушение по своему характеру становится в большей степени вязким, несмотря на то что и в этом случае легирование происходит не на всю толщину слоя (содержание никеля в его середине составляет 100 %). [c.29] У промежуточных слоев толщиной 0,1 мм после диффузионной сварки и термообработки повышается жаропрочность и преобладает вязкое разрушение. Такие слои достаточно полно насыщаются легирующими элементами из жаропрочных сплавов. В результате термообработки степень химической, структурной и механической неоднородности уменьшается настолько, что сварные соединения становятся более жаропрочными, чем при использовании промежуточных слоев другой толщины. [c.29] Качество соединений, получаемых через гальванические или напыленные покрытия, во многом зависит от их адгезии к основному материалу. В свою очередь, уровень адгезии определяется качеством подготовки поверхности под покрытие. Для обеспечения необходимого сцепления важным является сходство структур основного и осаждаемого металлов. Более того, взаимная диффузия металлов основы и покрытия способствует их надежному сцеплению как при нанесении слоя, так и в процессе сварки, если диффузия сопровождается образованием твердого раствора. [c.29] По электропроводности, твердости, наличию внутренних напряжений, магнитным и другим свойствам гальванические покрытия отличаются от металлов, получаемых кристаллизацией из расплавов. Слои, осажденные гальваническим методом, обычно имеют волокнистую, нитевидную или столбчатую структуру. [c.29] Покрытия из Р(1, Сг, Со, Ре и А вносят растягивающие внутренние напряжения, что приводит к растрескиванию, появлению сколов, щелушению, повыщенной усталостной прочности металла и разрущению деталей. Покрытия из Zn, С6, РЬ и 8п вызывают сжимающие напряжения и вследствие этого могут отслаиваться. Одним из факторов, обусловливающих возникновение внутренних напряжений, является несовпадение межатомных расстояний металлов осадка и подложки. [c.30] Твердость гальванических покрытий, как правило, выше, чем у массивных образцов соответствующих металлов. Это обусловлено осаждением из водных растворов нежелательных неметаллических примесей разной природы (8, Р, С и др.), образующих включения, а также наводороживанием пленок и связанным с ним искажением структуры вещества. [c.30] Мелкозернистые покрытия обладают более высокой твердостью по сравнению с крупнозернистыми, что связано с увеличением свободной энергии, характерным для более мелких кристаллитов. Внешние слои гальванических покрытий, состоящие из более крупных кристаллитов, обладают более низкой твердостью, чем расположенные ближе к подложке мелкокристаллические слои. Твердость однозначно коррелирует с адгезией покрытия к основе. Низкая адгезия при высокой твердости связана со склонностью пленки к растрескиванию. [c.30] Пористость является основным неотъемлемым свойством гальванических покрытий, в которых объемная доля пор может достигать 1 %. [c.30] Тонкие напьшенные пленки имеют высокое отношение площади поверхности к объему, разную степень упорядочения структуры, малую массу, а также несовершенную кристаллическую решетку, что приводит к новым эффектам и заметным отклонениям от явлений, наблюдающихся в массивных образцах. [c.30] Условия термодинамического равновесия в тонких пленках существенно отличаются от условий в объеме пленка образуется из многих дискретных зародышей при их сильной разориентации и смещении относительно друг друга. Все это приводит к образованию дислокаций и сетки вакансий на поверхностях раздела соединяющихся зародышей и возникновению упругих напряжений в пленке. [c.30] Наиболее важные характеристики покрытий, получаемых вакуумным напылением, — адгезия, равномерность толщины, структура и механические свойства. [c.31] Прочность сцепления покрытия с подложкой очень высокая Ов достигает 350 МПа. Между покрытием и основой образуется переходная область переменного состава не в результате обычной диффузии, а вследствие проникновения в глубь подложки частиц и ионов с высокой кинетической энергией. Адгезия покрытий, полученных методом катодного распыления, выше, чем у покрытий, нанесенных обычным вакуумным напылением. Покрытия толщиной около 1 мкм, осажденные катодным распылением, имеют беспористую мелкозернистую структуру в отличие от традиционных вакуумных покрытий, у которых преобладает столбчатая структура со значительными напряжениями и сквозными порами. [c.31] Сравнение пористости покрытий из золота, полученных на однотипных подложках гальваническим методом, вакуумным напылением и катодным распылением, показывает, что плотность пор, см , в гальваническом покрытии толщиной 2 мкм составляет 10, обычном вакуумном толщиной 5 мкм — 19, а в покрытии, нанесенном катодным распылением толщиной 1 мкм — 16. [c.31] Несовершенные по структуре тонкие пленки, содержащие после напыления различные виды дефектов, обладают большей свободной энергией, чем фольга аналогичных металлов, что способствует активации процесса взаимной диффузии при сварке. [c.31] Из практики порошковой металлургии известно, что порошковое тело нестабильно из-за избытка свободной энергии. Это связано прежде всего с наличием чрезвычайно развитой внутренней межфазной поверхности раздела твердого тела с порами. [c.31] При повышении дисперсности металлических порошков увеличивается их объемная усадка в процессе спекания под давлением, снижается температура начала заметной усадки (рис. 1.1) и возрастает их прочность. Более активными принято считать порошки, которые при прочих равных условиях (температура, усилие сжатия и др.) уплотняются с большей скоростью. Чем выше дисперсность порошков, тем больше их удельная поверхность и значительнее отклонение системы от термодинамического равновесия. [c.31] Исследование диффузионной сварки (Г = 550°С, Р= 20 МПа, /=30 мин) с применением промежуточных слоев из различных порошков никеля — электролитического (ПНЭ-1), карбонильного (ПНКОТ-1) и ультрадисперсного, полученного термическим разложением формиата никеля, — с разной дисперсностью d = 39,75 7,63 и менее 0,1 мкм) и удельной поверхностью ( уд = 0,12 0,48 и 17,32 MVr соответственно) показало, что максимальная прочность (Og = 200 МПа) достигается при сварке через УДП. [c.32] Процесс уплотнения промежуточного порошкового слоя — это ориентированный перенос массы вещества. Диффузия вакансий на поверхность слоя происходит через их стоки, представляющие собой межчастичные границы. Число таких стоков, а следовательно, и расстояние между ними зависят от размера частиц. С уменьшением последних число стоков вакансий возрастет, что активирует процесс усадки. [c.32] Вернуться к основной статье