Технологии пайке |

Часть 5

Четверг, 17 Сен 2009

Образование композиционного материала в зазоре может происходить в процессе диспергирования соединяемых металлов под действием расплава. Исследования показали, что при взаимодействии материалов с расплавами для систем, обладающих исчезающе малой взаимной растворимостью, наблюдается эффект квазисамопроизвольного диспергирования основного материала.

Таким образом, наибольшее влияние на упрочнение оказывает размер дисперсных частиц, когерентно связанных с матрицей, и наибольшее упрочнение будет иметь место в том случае, когда атомные скопления будут находиться в стадии предвыделения. В последнем случае их размеры минимальны, а количество и области искажения в матрице максимально велики.

Изложенное не исчерпывает всех возможных случаев получения композиционных материалов и применения их в качестве припоев.


Часть 4

Четверг, 17 Сен 2009

Вторая разновидность композиционной пайки состоит в том, что сетку, волокна, порошок и т. д. из тугоплавких материалов помещают в зазор с последующей операцией частичного спекания или без нее. Более легкоплавкий материал (матрицу) укладывают около зазора. Этот способ перспективен при пайке с большими зазорами (1 мм и более), а также при запаивании небольших отверстий. В качестве порошков применяют W, Fe, Со, Ag и их смеси.

Композиционный припой может состоять из смеси порошков с различной температурой плавления. При использовании паст в качестве связующих используют как металлические расплавы, так и неметаллические, в частности, флюсующие вещества. Использование смеси тугоплавких и легкоплавких порошков позволяет выполнять соединение по большим площадям в широком диапазоне зазоров.

Порошки могут быть подобраны так, что они образуют расплав в процессе контактного плавления между отдельными частицами различных материалов, составляющих припой, например, смеси порошков Ag с Си; Si с Al; Ti с Ni, Си и других с различного типа тугоплавкими наполнителями. В отличие от ранее рассмотренных систем использованием покрытий и дозированного количества частиц, вступающих в реакцию, можно с высокой точностью регулировать объем жидкой фазы и, следовательно, улучшить качество и надежность получаемых соединений. Широкие перспективы открываются также при использовании этого типа припоев для соединения пористых материалов.


Часть 3

Четверг, 17 Сен 2009

Преимущество волокон как упрочнителя заключается в ином механизме упрочнения по сравнению с дисперсными частицами, и эффективность упрочнения в основном будет зависеть от свойств волокон, а матрица действует как среда, передающая напряжения. Таким образом, при создании композиционных припоев в качестве матрицы в этом случае может быть использован широкий спектр металлов и основные требования к матрице будут сводиться к обеспечению качественного смачивания наполнителя и паяемых материалов. Матрица должна иметь также более низкий модуль упругости и температуру плавления, превышающую температуру работы изделия.

В простейшем случае композиционный припой изготовляют и используют в виде фольги. Обычно предварительно спеченный каркас из наполнителя в виде порошков, сеток, волокон (диаметром 0,013—0,25 мм) и т. д. пропитывают расплавом и прокатывают до требуемой толщины. Волокнистую массу для получения требуемой пористости уплотняют как до, так и после спекания. Регулируя режим пропитки, можно в процессе жидкофазного спекания дополнительно регулировать структуру припоя. В качестве наполнителей наиболее широко используют порошки Fe, Ni, Со, окислы и гидриды Ti, Zr, стальные волокна и т. д. В качестве расплава (матрицы) применяют сплавы систем на основе Ga, Ag—Си; Ag—Pb; Pb—Sn и т. д. Использование такого материала в виде ленты или листов перспективно при соединении с большими зазорами и особенно при восстановительном ремонте. При наложении ленты на сквозное отверстие и нагреве выше температуры плавления матрицы сетка из волокна удерживает припой.


Часть 2

Четверг, 17 Сен 2009

Более низкий коэффициент упрочнения 3—30 характерен для дисперсных систем (с dp до 0,1 мкм). В керметах, состоящих из мелких керамических частиц (dp % 0,1 - f–f - 10 мкм) в металлической матрице, F изменяется от 1 до 3. Величину коэффициента F можно существенно повысить при использовании частиц вытянутой формы (усы, волокна и т. д.). Теоретический и экспериментальный анализ показывает, что волокна являются наиболее эффективными упрочнителями. Эффективность упрочнения определяется соотношением длины к диаметру волокна, средней прочностью и объемным содержанием волокон.

В случае армирования волокнами имеет место наибольшая прочность и стабильность структуры при повышенных температурах по сравнению с металлами, упрочненными частицами, поскольку для волокна отношение площади поверхности к объему и, следовательно, поверхностная свободная энергия меньше. Сплавы, упрочненные мелкодисперсными частицами, наименее устойчивы вследствие склонности к перестарению.

Для создания высокопрочной композиции необходимо выполнение ряда условий. Наполнитель, в частности волоконный, должен иметь высокие значения модулей упругости, прочности при повышенных температурах, обладать низкой склонностью к ползучести и т. д. Отношение модуля упругости к плотности, являющееся одним из основных критериев эффективности композиции, для пайки, по-видимому, вследствие малых размеров шва не является существенным. Наполнитель должен быть также химически инертным по отношению к матрице при повышенных температурах и ориентирован по отношению к нагрузке.


Часть 1

Четверг, 17 Сен 2009

Для получения соединений без изменения физико-химических свойств материалов необходимо, чтобы процесс соединения происходил при температурах ниже температуры изменения свойств материала (оптимально ниже температуры рекристаллизации), а зона шва должна по свойствам максимально приближаться к свойствам паяемых материалов.

Одним из способов, позволяющих получить такие соединения, является некапиллярная пайка с использованием композиционных припоев.

Композиционный припой состоит из матрицы — более легкоплавкого материала, обеспечивающего смачивание, и наполнителя — более тугоплавкого материала, ответственного за основные физико-химические, в частности, прочностные свойства соединения. Наполнитель может быть использован в виде порошка, дисперсных частиц, волокон, нитей и т. д.

Отличительная особенность композитных материалов состоит в том, что совместная работа разнородных материалов, входящих в его состав, дает эффект, равносильный созданию нового материала, свойства которого отличаются от свойств каждого из его составляющих. Наибольшее упрочнение характерно для сверхтвердых сплавов при упрочнении их тонкодисперсными образованиями. Эффективность упрочнения дисперсными частицами зависит от концентрации частиц, их размера, распределения и определяется в основном способностью частиц тормозить движение дислокаций.