Процессы кристаллизации при пайке

Процессы кристаллизации при пайке. Очень большое влияние на процессы кристаллизации при пайке оказывают характер температурного поля, величина температуры, продолжительность ее действия, скорость остывания, свойства основного металла и флюсов. При пайке между припоем, находящимся в жидком состоянии, и твердым основным металлом имеет место взаимодействие. После затвердевания оно переходит в межкристаллитную форму связи. При этом возможны разные случаи. [c.128]

Кристаллизация щва при пайке имеет много общего с кристаллизацией сварного шва в связи с физико-химическим взаимодействием припоя с основным материалом и существенно отличается от кристаллизации при литье деталей или слитков, где нет активного взаимодействия жидкого металла со стенками формы. Обязательное отличие по химическому составу и по температурам солидуса припоя от основного металла приводит и к некоторому различию процесса кристаллизации при пайке и сварке плавлением. [c.46]

Различие процессов кристаллизации при пайке и оварке связано с более низкой температурой солидуса припоя, чем основного металла. Поэтому общие зерна паяного шва и основного металла при пайке могут сильнее отличаться по составу, чем при сварке. [c.49]

Образование кристаллизационных или вообще горячих трещин в паяных соединениях значительно более редкое явление, чем в сварных соединениях, что обусловлено особенностями процесса кристаллизации при пайке и меньшим напряженным состоянием паяных соединений. [c.116]

Процессы кристаллизации при пайке имеют много общего с процессами кристаллизации при сварке. Различие связано в основном с более низкой температурой плавления припоя по сравнению с температурой плавления основного металла. Важным условием получения прочной связи при капиллярной пайке является заполнение припоем зазора (капилляра), образуемого между поверхностями спаиваемых изделий. Высота поднятия припоя в зазоре зависит от многих факторов (соотношения физико-химических свойств основного металла и припоя, состава флюса, геометрии соединения режимных условий пайки и т. д.). Теоретически высота капиллярного поднятия идеальной жидкости прямо пропорциональна поверхностным натяжениям на границе фаз и обратно пропорциональна величине зазора. В капиллярах круглого сечения максимальная высота подъема припоя в 2 раза больше, чем при течении между параллельными пластинами. [c.176]

Процессы кристаллизации при пайке [c.109]

Неравновесная кристаллизация. В действительности процесс кристаллизации при пайке далек от этой идеальной схемы, что в первую очередь связано с направленным теплоотводом, незначительным количеством жидкой фазы в шве, активным взаимодействием в зонах спаев и большой скоростью охлаждения. В результате в шве не достигается равномерное распределение компонентов. Направленный теплоотвод в сторону основного металла приводит к тому, что образующаяся при кристаллизации твердая фаза отлагается на поверхности основного металла и изолируется от взаимодействия с жидкой фазой. Поэтому диффузионного выравнивания ее состав практически не происходит. [c.119]

Кристаллизация при пайке протекает в соответствии с основными закономерностями затвердевания металлов и сплавов, но в связи со спецификой и условиями процесса имеет некоторые особенности [c.94]

При изложении теоретических вопросов рассмотрены строение и свойства окис-ных пленок на металлах, способы удаления их при пайке, процессы смачивания и капиллярного течения припоев, процессы диффузии, растворения и кристаллизации при пайке. Освещена методика механических испытаний и металлографических исследований паяных соединений. [c.2]

Особенности кристаллизации. Кристаллизация при пайке — сложный процесс, основные особенности которого следующие [c.109]

Кристаллизацию при пайке необходимо рассматривать одновременно с процессами, происходящими на границе основной металл-расплав припоя, так как от них зависит температура затвердевания металла зоны сплавления, количество жидкой фазы, ее однородность, наличие в ней зародышей кристаллов, степень ликвации при затвердевании и т. д. Направленный теплоотвод и наличие твердой поверхности, во многих случаях изоморфной с затвердевающим расплавом, делают процессы, происходящие на границе основной металл—зона сплавления часто основными в процессе кристаллизации. Кристаллизацию в этом случае следует рассматривать не в обычном понимании, а как направленное заращивание соединительного зазора. [c.110]

Рассмотренный случай неравновесной кристаллизации при пайке является простейшим. Поскольку основной металл и припой в реальных условиях — это обычно многокомпонентные сплавы, а в процессе образования соединения протекают реакции взаимодействия не только между металлами, но и между металлами и газовыми средами, флюсами, окисными и шлаковыми пленками, то кристаллизация образующегося при этом в шве сплава представляет более сложный процесс. [c.122]

Кроме размерной обработки, ультразвук используется для интенсификации технологических процессов химико-термической обработки (например, азотирования), процессов сварки и пайки, особенно алюминия и его сплавов. При выплавке металла наложение ультразвуковых колебаний способствует дегазации расплава, повышает равномерность кристаллизации и мелкозернистость получаемых слитков. Недостатком процессов является большая стоимость установок и аппаратов, используемых для получения ультразвуковых колебаний, их передачи и распределения, сравнительно невысокий к. п. д. использования энергии. [c.144]

Наполнитель композиционных припоев чаще всего представляет собой порошок, перемешанный с порошком легкоплавкой части припоя. При пайке таким припоем сцепление частиц наполнителя в шве и шва с паяемым металлом возникает в результате взаимодействия последнего с жидкой частью припоя и ее кристаллизации, а также в результате спекания частиц наполнителя между собой и с паяемым металлом. Такой припой условно назван металлокерамическим, а пайка — металлокерамической, так как при ней имеют место процессы спекания, аналогичные процессам в порошковой металлургии. [c.70]

Смысл диффузионной пайки как самостоятельного способа получения паяного соединения заключается в проведении процесса кристаллизации таким образом, чтобы обеспечить наиболее равновесную структуру шва, повышение температуры его распайки, его прочности и пластичности, электропроводимости устранение возможности образования малопрочной и хрупкой литой структуры и интерметаллидных прослоек, возникающих в некоторых случаях при кристаллизации шва повышение его коррозионной стойкости без существенного ухудшения характеристики основного металла. [c.173]

В интервале реальных скоростей кристаллизации, характерных для пайки (десятки и сотни градусов в минуту), состав осей дендритов определяется точкой равновесного солидуса сплава при температуре начала кристаллизации. Эта закономерность наблюдается и при кристаллизации сплавов в паяных швах в процессе реактивно-флюсовой пайки алюминия цинком [46]. [c.103]

В реальных условиях при пайке полное равновесие, как правило, не наступает, но процесс развивается, приближаясь к равновесию. Степень приближения к равновесию зависит от температуры пайки, длительности контакта паяемого металла с припоем при этой температуре и в процессе кристаллизации шва. [c.56]

Однако, как показывает опыт, создание в печи для пайки давления газа, превышающего 0,5 МПа, представляет собой трудную техническую задачу. Поэтому для сохранения плотного контакта используют явление ползучести паяемых оболочек, для чего в процессе кристаллизации шва дают определенное время выдержки. Для данного конкретного случая ползучестью наружной оболочки можно пренебречь и учитывать только ползучесть внутренней оболочки. При этом предполагали, что давление в печи 0,5 МПа. [c.481]

Рассмотренный случай зональной ликвации при пайке никеля медью, когда основной металл и припой образуют непрерывный ряд твердых растворов, является наиболее простым. Если взаимодействие основного металла с припоем в процессе пайки приводит к образованию ограниченных твердых растворов, интерметаллических соединений, эвтектических смесей, то ликвация носит более сложный характер. В зависимости от состава основного металла и припоя в процессе кристаллизации как зональная, так и дендрит- [c.113]

Равновесная кристаллизация. При равновесной кристаллизации процесс перехода из жидкого в твердое состояние происходит при бесконечно малых скоростях охлаждения и описывается равновесной диаграммой состояния. Если основной металл А я припой В образуют между собой сплавы с неограниченной растворимостью в жидком и твердом состоянии (рис. 65) и при температуре пайки состав жидкой составляющей, заполняющей соединительный зазор, отвечает равновесному ликвидусу (точке I), граница основной металл—зона сплавления — солидусу диаграммы состояния (точка я), то для кристаллизации в зоне сплавления (при отсутствии изотермической кристаллизации) требуется снижать температуру по сравнению с температурой пайки. Для сплава состава Со, отвечающего точке I, снижение температуры наибольшее. Для жидких сплавов других составов интервал, в котором произойдет их полное затвердевание, уменьшается. Экспериментально установлено, что в ходе кристаллизации в шве твердая фаза выделяется как на подложку, т. е. на поверхность основного металла, так и непосредственно в расплаве. [c.118]

Для изучения процессов, протекающих при кристаллизации в паяных швах, используют экспериментальные методы металлографический анализ с применением светового и электронного микроскопов, микрорентгеноспектральный и рентгеноструктурный анализы, измерение микротвердости отдельных фаз в шве и др. Получаемые при этом данные позволяют направленно изменять составы припоев, "режимы и условия пайки с целью повышения прочностных и других характеристик паяных соединений. [c.122]

Пайкой называют процесс соединения деталей в твердом состоянии припоем, который при температуре пайки смачивает соединяемые поверхности и связывает их после кристаллизации. Припой - это металлы или сплавы, используемые при пайке в качестве связки между соединяемыми деталями и имеющие по сравнению с основным материалом более низкую температуру плавления. Пайку производят мягкими (легкоплавкими) и твердыми припоями. Мягкие припои плавятся при температурах 200-400"С, а твердые - 800-900 С. [c.146]

Пайкой называется процесс получения неразъемного соединения путем местного нагрева соединяемых деталей ниже температуры их автономного плавления, заполнения зазора между ними расплавленным припоем и сцепления нх при кристаллизации шва. Термины и определения, относящиеся к пайке, установлены ГОСТ 17325—71. [c.200]

При кратковременных же нагревах при температуре 1050— 1100° С (в течение 5—10 мин) зерно вырастает до значительно меньших размеров, чем при нагреве при температуре 960—1000 Q в течение 1—10 ч. Применяемые до недавнего времени режимы диффузионной пайки титана и его сплавов отличались тем, что выдержка в процессе изотермической кристаллизации и последующего гомогенизирующего отжига происходила при одной и той же температуре. [c.313]

Как было показано на примере металлокерамической диффузионной пайки, для ускорения процесса изотермической кристаллизации и ограничения роста зерна в сплавах 0Т4 процесс необходимо вести при температурах 1100° С в течение 10 мин, при [c.313]

После достижения равновесия в расплаве начинается процесс изотермической кристаллизации в шве. Граница раздела фаз начинает смещаться в сторону расплава припоя. При достаточно продолжительных выдержках это может привести к полному затвердеванию расплава при температуре пайки (диффузионная пайка). [c.13]

Метод пайки, когда режим и условия процесса обеспечивают развитие диффузии между основным металлом и припоем (диффузионная пайка), имеет значительное распространение. Продолжительность выдержки при диффузионной пайке обычно исчисляют с момента возникновения равновесной концентрации в зоне сплавления до исчезновения жидкой фазы в шве при температуре пайки, т. е. временем изотермической кристаллизации. Последующая выдержка полученного соединения при температуре пайки или при другой температуре с целью повышения свойств соединения является его термообработкой, так как процесс идет в твердой фазе при отсутствии характерной для пайки жидкой прослойки в зазоре. [c.82]

Пайка. Неразъемное соединение из двух или нескольких деталей можно получить, применяя пайку. Этот процесс осуществляется с помощью связующего материала (припоя) при нагреве до температуры его плавления. Припой в расплавленном состоянии заполняет зазоры между соединяемыми деталями (рис. 32), диффундирует в металл деталей, и в период кристаллизации надежно скрепляет их. [c.305]

Припой представляет собой сплав, с помощью которого производится соединение металлических деталей за счет взаимодейстдия жидкого припоя с поверхностными слоями металлов. Припой имеет температуру плавления ниже, чем у соединяемых металлов, и обладает способностью их смачивать. При пайке происходит частичное растворение основных металлов в жидком припое, диффузия атомов компонентов припоя в эти металлы, химические реакции между компонентами припоя и основными металлами и другие процессы. Припои должны иметь хорошую жидкотекучесть, малый интервал температур кристаллизации, механическую прочность, коррозионную стойкость и высокую электрическую проводимость. Припои с температурой плавления Г,и, ss 450 С называют мягкими, припои с Т л > 450° С твер- [c.280]

Влияние паяемого металла на процесс образования спая сказывается и непосредственно при кристаллизации, которая происходит на готовых поверхностях раздела. Образование зародышей новых кристаллов на поверхности паяемого металла зависит от характера смачивания припоем чем меньше краевой угол смачивания, тем меньше затрат энергии требуется для образования зародыша. Если краевой угол мал, то для зарождения. ародыша кристалла требуется незначительное переохлаждение. Поскольку обязательным условием пайки является смачивание припоем паяемого металла, то условия зарождения центров кристаллизации при этом весьма благоприятны. [c.29]

Прослойки химических соединений. Если сплавы системы А—В образуют диаграмму состояния типа (и) или (з), то в контакте А с жидким В в процессе кристаллизации паяного шва нлн при высокотемпературной эксплуатации паяных изделий на границе шва (или прослойке химического соединения) и основного материала в температурном интервале устойчивости химического соединения могут образоваться и расти их прослойки. Скорость образования и роста прослойки химического соединения ири пайке зависит не только от температуры, но и от энергии активации этого процесса. При достаточно высокой энергии активации процесса роста и образовании прослойки химического соединения такая прослойка может начать расти в процессе затвердевания паяного шва как избыточная фаза в обогащенной компонентом приграничной области жидкой фазы или при эксплуатации паяного изделия при повышенной температуре, достаточной для протекания химического взаимодействия Ми и Мп. При относительно низкой энергии активации химические соединения образуются непосредствешю в контакте Мн и Мп. [c.83]

За исключением случаев применения ультразвуковых колебаний с целью удаления окисной пленки с поверхности паяемого металла выбрацию при пайке обычно используют для удаления неметаллических включений и воздействия на процесс кристаллизации металла шва в целях измельчения структуры (особенно в случае образований грубозернистых столбчатых структур или иглообразных выделений). Кроме того, вибрация вызывает более равномерное распределение тугоплавких частиц в шве и способствует активизации растворно-диффузионных процессов. [c.45]

К ир )цессам, расширяющим объем зоны сварки, можно отнести растворение, диффузию, кристаллизацию. Эти процессы протекают во времени, н ход их в значптельиои степени зависит от температуры, с возрастанием которой взаимная растворимость и диффузия металлов обычно повышаются. Особенно большую роль играет растворимость при пайке. Образование сплава в зоне сварки расширяет объем зоны и повышает надежность сварного соединения. Отрицательное влияние взаимного растворения может наблюдаться прп образовании хрупких интерметаллических соединений, например при сварке меди с алюминием, где образование хруикого интер.металлического соединения СнзА1 часто создает значительные затруднения для получения прочной сваркп. [c.3]

Решающее значение для протекания этих процессов, так же как и при пайке, имеют температурный режим наплавки, явления флюсования, смачивания и растекания наплавляемого металла, диффузии, растворения и кристаллизации. Имеются и некоторые различия. В частности, при наплавке нежелательно значительное растекание жидкого металла, так как в ряде случаев (при сравнительно большой толщиие наплавляемого слоя) это приводит к снижению производительности и понижению коэффициента полезного использования наплавленного металла. Кроме того, при большой растекаемости его по поверхности, он уходит из сферы защитного действия пламени, что может способствовать большему окислению металла. В связи с этим оптимальные пределы значения краевого угла смачивания при наплавке, как правило, должны быть несколько иными, чем при пайке. [c.181]

При пайке одновременно протекают ограниченные по времени и сложные процессы взаимодействия в системах основой металл— флюс—припой—атмосфера воздуха или основной металл—контролируемая газовая среда—припой, состояние равновесия которых, как правило, не достигается. Поэтому протекающие при образовании паяного соединения процессы, в том числе и кристаллизация, являются неравновесными. При неравновесной кристаллизации обычно частично подавляется выравнивание состава не только в твердой, но и В жидкой фазе. Как известно, неравновесность кристаллизации сплавов приводит к дендритной ликвации, что в свою очередь вызывает появление в шве более легкоплавкой, обычно эвтектической соётавляюш,ей, обладающей повышенной хрупкостью и менее прочной. [c.109]

При исследовании микроструктур паяных швов в зоне сплавления можно наблюдать образование самых различных форм кристаллов. При анализе причин их образования необходимо учитывать условия кристаллизации. При малых степенях переохлаждения с наименьшей скоростью растут грани кристаллов, имеющие более низкое поверхностное натяжение, и поэтому они составляют равновесную форму огранки кристалла. При значительном переохлаждении эти грани имеют наибольшую скорость роста и определяют кристаллографическую ориентировку осей дендритов. Внешняя форма кристаллов при больших переохлаждениях определяется, по-видимому, не столько соотношением скоростей роста различных граней, сколько условиями теплоотвода и процессами диффузии. Переход от ограненной формы кристалла к дендритной связан с интенсивностью диффузионных процессов в жидкой фазе. Если процессы диффузии замедлены, интенсивность их вблизи углов и ребер кристалла приблизительно одинакова и кристалл растет, имея правильную огранку. При большой интенсивности диффузионных процессов вблизи различных участков кристалла диффузия протекает по-разному и будет происходить дендритная кристаллизация, причем чем интенсивнее диффузия, тем разветвленнее дендриты. При высокотемпературной пайке дендритную кристаллизацию можно наблюдать во всем объеме зоны сплавления. [c.117]

Пайкой называется процесс получения неразъемного соединения заготовок с нагревом ниже температуры их автономного расплавления путем смачивания, растекания и заполнения зазора между ними расплавленным припоем исвд пления их при кристаллизации шва. Образование соединения без расплавления основного металла обеспечивает возможность распая изделия. [c.238]

После достижения равновесного состояния жидкой фазы ее концентрация постоянно соответствует точке С, равновесное состояние твердой фазы в зоне спая (соответствует точке D) достигается за счет насыщения припоем диффузионной зоны и кристаллизации выделяющегося из расплава твердого раствора. С увеличением времени выдержки при температуре пайки кристаллизация идет до получения во всем объеме зоны сплавления состава, соответствующего насыщенному твердому раствору (точка D). Кинетика этого процесса определяется диффузией, Припой диффундирует в паяемый металл, вследствие чего в расплаве достигается перенасыщение паяемым металлом. При определенном перенасыщении происходит выделение на поверхность паяемого металла твердого раствора состава, соответствующего точке D. Процесс этот будет протекать до тех пор, пока не израсходуется жидкая фаза и не произойдет полная кристаллизация. Равновесное состояние и в этом случае не достига- [c.11]

Диффузионная пайка обеспечивает получение наиболее равновесно1( структуры шва, повышает температуру распайки, увеличивает пластичность, коррозионную стойкость и жаропрочность соединений за счет устранения в шве химической неоднородности, возникающей при кристаллизации. Для определения концентрационных полей, законов движения межфазных границ и времени завершения процесса необходимо решить уравнение диффузии для фазы /, так как поток атомов металла Л в фазу 2 отсутствует [c.52]

Пайкой называют процесс получения неразъемного соединения заготовок без их расплавления путем смачивания поверхностей жидким припоем с последующей его кристаллизацией. Образование соединения без расплавления основного металла обеспечивает при необходимости возможность распая соединения. [c.281]

Учитывая особенности пайки, а также взаимодействия паяемого металла и жидкого припоя (смачивания, растекания, затекания в зазор) и последующую кристаллизацию жидкой фазы, приняли следующее определение пайки Пайка — процесс получения неразъемного соединения материалов с нагревом ниже температуры их автономного расплавления путем смачивания, растекания и заполнения зазора между ними расплавленным припоем и сцепления их при кристаллизации шва (ГСХЗТ 17325—71). [c.14]

Сцепление в шве и шва с паяемым металлом при этом происходит как в результате взаимодействия последнего с жидкой частью припоя и кристаллизации жидкой фазы, так и в результате спекания нерасплавившихся частиц наполнителя между собой и с паяемым материалом. Такой способ пайки условно называют металлокерамическим, так как при получении паяных соединений имеют место процессы спекания частиц порошка наполнителя, аналогичные процессам порошковой металлургии. [c.176]

Приложение давления в процессе роста эпитаксиального слоя (слоя совместной кристаллизации) позволяет также удалить значительный объем ликвата, накопляющегося перед фронтом растущих в изотермических условиях ориентированных кристаллов. Фронт таких кристаллов обычно ровный. Высокая прочность соединения может быть обеспечена только при диффузионной пайке с последующей гомогенизацией паяного соединения. Это тем более необходимо, что выросший слой кристаллов состоит из слаболегированного твердого раствора и обладает пониженной прочностью. [c.181]

В паяльной технике в течение многих столетий наряду со способами пайки как процессами соединения твердых материалов существуют и постепенно развиваются способы наращивания металлов и сплавов. Цели такого наращивания могут быть различными. Нарощенный металл может иметь лучшую паяемость, чем основной, служить при последующей пайке припоем, иметь более высокую коррозионную стойкость, жаропрочность, теплопроводность, электропроводимость, герметичность, пластичность, твердость, износостойкость и т. д., чем металл, на который наносят покрытие. Напайка часто необходима с целью экономии дефицитного или дорогостоящего наращиваемого металла. Напайку используют, кроме того, для создания направленной кристаллизации в нарощенном металле, изменения размеров, формы деталей и т. п. [c.316]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...