НА ГЛАВНУЮ (кнопка меню sheba.spb.ru)ТЕКСТЫ КНИГ БК (кнопка меню sheba.spb.ru)АУДИОКНИГИ БК (кнопка меню sheba.spb.ru)ПОЛИТ-ИНФО (кнопка меню sheba.spb.ru)СОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИ (кнопка меню sheba.spb.ru)ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В СССР (кнопка меню sheba.spb.ru)ФОТО-ПИТЕР (кнопка меню sheba.spb.ru)НАСТРОИ СЫТИНА (кнопка меню sheba.spb.ru)РАДИОСПЕКТАКЛИ СССР (кнопка меню sheba.spb.ru)ВЫСЛАТЬ ПОЧТОЙ (кнопка меню sheba.spb.ru)

Соединение металлов в твердой фазе. Каракозов Э. С. — 1976 г.

 

Эдуард Сергеевич Каракозов

СОЕДИНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В ТВЕРДОЙ ФАЗЕ

*** 1976 ***

 


DjVu


<< ВЕРНУТЬСЯ К СПИСКУ

 

ФPAГMEHT КНИГИ (...) Эффективность применения разнообразных способов соединения в твердой фазе определяется правильным выбором одного из способов при решении конкретной технологической задачи.
      Важнейшим условием правильного выбора способа сварки является знание физико-химических процессов, протекающих в зоне соединения.
      В данной книге наиболее подробно были проанализированы два способа сварки: сварка давлением с подогревом и сварка с высокоинтенсивным силовым воздействием. Выбор этих способов сварки в качестве объектов исследования не был случайным и определялся следующими их особенностями.
      Сварка давлением с подогревом характеризуется низкой интенсивностью силового воздействия, относительно высокой температурой и большой длительностью процесса. Это позволяет последовательно анализировать процессы, протекающие на различных стадиях. Причем, изменяя параметры сварки, можно обеспечить разную степень полноты развития каждой стадии, т. е. возможно проведение кинетических исследований каждой стадии в отдельности и выявления контролирующих механизмов процесса в целом и постадийно. Таким образом, сварка давлением с подогревом является способом, при котором процессы релаксационного характера на стадии объемного взаимодействия могут развиться до установления равновесия.
      Сварка с высокоинтенсивным силовым воздействием, отличающаяся ничтожно малой длительностью процесса, является способом, при котором процессы релаксационного характера на стадии объемного взаимодействия ограничены схватыванием контактных поверхностей без последующего развития в зоне соединения процессов рекристаллизации или гетеродиффузии.
      По интенсивности силового воздействия и длительности процесса сварка давлением с подогревом и сварка с высокоинтенсивным силовым воздействием представляют собой крайние случаи способов соединения в твердой фазе. Все остальные способы по интенсивности силового воздействия и длительности процесса расположены между этими двумя способами. При всех остальных способах соединения металлов в твердой фазе развитие процессов релаксационного характера на стадии объемного взаимодействия может происходить в разной степени и иметь различные проявления.
      Исследования, основанные на гипотезе о трехстадийном характере процесса образования соединения между металлами в твердой фазе, и изучение кинетических закономерностей развития каждой стадии в отдельности позволили установить следующее.
      Пластическая деформация металла в зоне контакта при сварке давлением с подогревом описывается теми же уравнениями, что и ползучесть. При этом необходимо учитывать непрерывное уменьшение контактного давления по мере развития процесса. Ввиду того, что параметры сварки устанавливаются без учета релаксационных свойств металла в зоне контакта и непосредственно в процессе сварки не регулируются, в пластическую деформацию вовлекаются объемы металла. Поэтому сварку давлением с подогревом можно характеризовать как процесс с низкой степенью локализации пластической деформации металла в зоне контакта. Все это приводит к резкому увеличению длительности образования полного физического контакта и величины объемной пластической деформации.
      Интенсивность процесса активации контактных поверхностей и образования межатомных связей (схватывания) зависит от частоты выхода дислокаций в зону физического контакта, определяемой скоростью деформации, и площади активного центра, определяемой физико-химическим состоянием поверхности. При низкоинтенсивном силовом воздействии с подогревом до Т < 0,5ТПЛ скорость роста схватывания по мере развития процесса снижается из-за деформационного упрочнения металла в зоне контакта и связанного с ним уменьшения частоты выхода дислокаций и площади активного центра. Это приводит к резкому увеличению длительности процесса активации всей контактной поверхности и величины объемной пластической деформации. При высокоинтенсивном силовом воздействии скорость деформации металла в зоне контакта необходимо ограничивать так, чтобы длительность активации всей контактной поверхности была больше длительности релаксации напряжений, но меньше общей длительности процесса взаимодействия.
      При сварке одноименных металлов с низкоинтенсивным силовым воздействием и подогревом при Т > 0,5 Ггш стадия объемного взаимодействия должна быть завершена образованием общих зерен в зоне соединения за счет развития рекристаллизационных процессов. Возможность образования общих зерен по всей зоне соединения за счет развития рекристаллизационных процессов определяется степенью завершенности первых двух стадий. Если в зоне соединения нет несплошностей, т. е. участков, на которых не успели произойти процессы образования физического контакта и активации контактных поверхностей, рекристаллизация происходит беспрепятственно путем миграции границ зерен через первоначальную плоскость контакта и в зсне соединения образуются общие зерна. Если зона соединения содержит несплошности большого размера, то они являются эффективными барьерами для миграции границ зерен. Уменьшение их размеров за счет пластической деформации и самодиффузии приводит к тому, что они становятся малоэффективными барьерами для миграции границ зерен. При этом в зоне соединения образуются общие зерна.
      На процесс соединения металлов в твердой фазе решающее влияние оказывают величина сопротивления деформации свариваемых металлов и их релаксационные свойства, определяющие интенсивность процессов возврата. Поэтому любые технологические приемы, обеспечивающие уменьшение или предотвращение деформационного упрочнения металла в зоне соединения при сварке, позволяют резко сократить длительность образования качественного соединения, повысить воспроизводимость результатов, получать прецизионные соединения, снизить необходимые усилия и температуру сварки, рекомендовать строго определенные оптимальные параметры процесса.
      В зависимости от особенностей конкретного способа сварки процесс получения качественного соединения может быть завершен схватыванием контактных поверхностей, образованием в зоне соединения общих зерен или образованием новой фазы, свойства которой определяют свойства сварного соединения. Естественно, что степень развития этих проявлений релаксационного характера может быть различной.
      С позиций физико-химических процессов, происходящих при соединении металлов в твердой фазе, достаточно просто решается вопрос выбора способа сварки применительно к различным сочетаниям свариваемых металлов.
      Для сочетания металлов, образующих по равновесной диаграмме состояния новые хрупкие фазы, не могут быть использованы способы сварки, предусматривающие длительное нахождение свариваемых металлов при высокой температуре (имеется в виду непосредственное соединение металлов без применения промежуточных прокладок). В этом случае необходимо использовать способы сварки с высокоинтенсивным силовым воздействием. Действительно, получить качественное соединение меди с алюминием или титана с алюминием с помощью диффузионной сварки не представляется возможным. Однако данные сочетания металлов успешно можно соединять, как это было показано ранее, с помощью магнитно-импульсной и холодной сварки.
      Знание физико-химических процессов, происходящих при соединении металлов в твердой фазе, позволяет также ответить на вопрос о том, какие свойства сварного соединения можно ожидать при использовании того или иного способа сварки. Ясно, что когда процесс образования качественного соединения даже между одноименными металлами ограничен схватыванием контактных поверхностей, то такие соединения, имея прочность при статическом растяжении на уровне основного металла, будут иметь низкие значения вязкости и пластичности, так как в зоне соединения остается структурный надрез. Поэтому сварные соединения, полученные сваркой взрывом или холодной сваркой, имеют низкие
      значения вязкости и пластичности. Однако, если аналогичные соединения между одноименными металлами получать с помощью диффузионной сварки, то при определенных параметрах режима вязкость и пластичность сварных соединений могут быть на уровне основного металла.
      В данной главе не ставилась задача рассмотреть все возможные аспекты разработки технологии соединения металлов в твердой фазе. Такая задача, по-видимому, вообще не может быть решена даже в рамках очень крупной монографии, ибо слишком велико число частных задач и возможных технологических решений. Решение вопроса, вероятно, состоит в том, чтобы технологическую задачу решать не эмпирическим путем, не методом последовательных приближений, а методом научного анализа и последующего эксперимента.
     
     
      Адсорбция:
      физическая 17, 115, 117, 118 химическая 17—19, 34, 118, 132
      Активация контактных поверхностей 10. 15, 53—67, 119, 124, 125, 155— 158, 168
      --------кинетика 10, 53
      модель 53
      Активированное состояние 13, 15—18, 20, 21, 64
      Активные центры 10, 19, 53—67,
      70—72, 125—128, 132, 148, 155
      расчет числа 55—67, 124—127,
      138, 155
      Барьерный слой 70, 127, 128, 132, 138, 140
      Ван Бюрена уравнение 124 Ван-дер-Ваальса силы 7, 10, 14, 15, 17
      Гесса закон 32, 36 Гетеродиффузия 119, 166 Границы зерен 167—173, 178—180, 186, 192
      миграция 172, 173, 192—195,
      212—214
      Дефекты кристаллической решетки 20
      — структуры сварного соединения 175—180
      второго типа 175, 179, 208,
      209, 212—214.
      первого типа 175, 179, 180,
      186, 208, 213 Деформация:
      критическая 104, 221, 222 пластическая 22, 41, 42, 83—85, 86, 97, 124, 138, 147, 183, 217
      — ползучесть (объемная) 73—85, 88, 99, 108, 124
      — приконтактной зоны 83—88, 108, 153, 173, 178, 180, 193, 213
      — скорость 94, 95, 103, 104, 172, 191, 213
      статическая 107, 108, 173, 191—214 циклическая 87, 108, 214—221 Деформационное воздействие 83—85, 108, 109
      — упрочнение 40, 41, 83—87, 99, 108, 109
      Дислокации:
      плотность 20, 21, 44, 70, 114, 124, 127, 128, 132—142, 155
      поле упругих напряжений 53, 54, 58, 70—72. 127, 132, 149 поток 20, 132—142 расчет напряжений 54, 58, 70—72
      скорость движения 54, 60, 61, 127 частота выхода 24, 53—55, 61, 62, 70 энергия 21, 53, 54, 60, 132
      — поля напряжений 21, 53, 132
      — ядра 58—60 Диффузия 31, 82
      — объемная 185, 188, 190, 208, 213
      — по границам зерен 82, 83, 156, 171, 208, 233
      Дорна метод 43, 48, 49
      Зегера модель пластической деформации 149
      — теория деформационного упрочнения 41—42
      Качество сварных соединений 86, 213 Кислород: в металлах 16—18
      в титановых сплавах 87, 100—117
      Металлографический анализ 148, 158, 163—170, 175—214, 229
      высокотемпературный 175—214
      — метод 191, 197, 209
      Разупрочнение 216 Рекристаллизация 112, 169—172,187, 195
      — движущая сила 169, 170
      — обработки 172, 191—196, 206, 213
      — собирательная 170—172, 195, 196, 206, 207, 212
      Релаксационные процессы 119, 166
      Релаксация напряжений 149—157, 178, 246—249
      Рентгеноструктурный анализ 31, 229, 233
      Объемное взаимодействие 10, 11, 31, 119, 250, 251
      Окислы металлов 18—27, 37, 100,
      209—214, 232
      диссоциация 19, 209
      устойчивость 23—27, 32, 209, 210
      Окисные пленки 19, 100, 115—117, 209—233
      Остаточные газы 33, 35, 101—103
      Охрупчивание 100
      Очаг взаимодействия 55
      Пластичность поверхностных слоев 40, 177
      Ползучесть 40, 43, 73—91, 219—221
      — кинетические кривые 77—81, 88— 92, 96
      — неустановившаяся 43, 44, 83, 94 -— скорость 81—96, 231
      — установившаяся 40 Потенциальная энергия системы атомов 14, 15, 183, 184 Потенциальный барьер 15, 53, 54, 58
      Прочность сварного соединения 70, 86, 119—214, 221, 225—227
      --------высокотемпературная 98,175—214
      --------кинетика роста 98, 121, 175—215
      --------на отрыв 180
      Самодиффузии 82, 83, 156, 171, 185, 188, 190, 208
      — зернограничная 82, 83, 156, 171, 208
      Сверхпластичность 221—223
      Силовое воздействие при сварке 221—252
      низкоинтенсивное 119—142,249—251
      среднеинтенсивное 142—152
      высокоинтенсивное 152—166,248—251
      Сотовые конструкции 85—88, 100—108
      технология изготовления 85, 107
      Структура зоны соединения 172- 214, 221—227, 232—234 Схватывание 13, 18, 53, 67—72, 119, 133, 249, 250
      — движущие силы 13—22
      — кинетика 53, 131 —133
      — модель гипотетическая 14, 16
      — скорость 250
      — энергетические характеристики 13—22
      Температурный коэффициент 170
      роста прочности 188, 213
      ----------ударной вязкости 213
      Трехстадийность процесса 10, 11, 38— 72, 166
      Ударная вязкость 175, 182—191,213—214, 217—221, 223, 224, 225, 257—260
      Упрочнение материала 107, 180—182
      деформационное 107, 215, 221, 226, 250
      приконтактное 107, 186, 215, 250
      Физический контакт 10, 19, 20, 35—53, 73—85, 87—108, 111—118, 186, 213, 214, 230, 233—235
      — — кинетика образования 38—40, 9.3-97, 105—108
      методика определения 39, 110
      расчет площади 38, 39, 52, 53, 88, 97
      Флуктуации термические 20 Фрактографический анализ 39, 158
      — метод 39
      Функция активации 65
      Хемосорбция 17, 18, 32, 33, 35, 117 Химические связи 16, 22, 26, 54 Химическое взаимодействие 14, 17, 20, 36, 57, 120, 127, 158
      Электросопротивление контактное 108—118
      кинетика изменения 111—118
      Энергетический барьер 54, 55, 58, 132, 149
      Энергия активации 13, 14, 80—84, 90—97, 131, 171, 207—204
      десорбции 17, 19
      кажущаяся 16, 21, 22, 82, 131, 208
      контактных поверхностей 21, 54, 55, 57, 80
      образование дефекта решетки 20, 82
      --------физического контакта 42, 49, 70, 83, 84 , 96, 97
      пластической деформации 51, 54, 71, 83, 84, 86, 90—94, 213
      роста зерен 207, 213, 214
      самодиффузии зернограничной 82, 83, 156, 171, 208
      --------объемной 185, 188, 190, 208, 213
      уменьшения площади активных
      центров 70, 71, 125
      Ювенильная поверхность 14, 17, 19

 

 

 

 

НА ГЛАВНУЮ (кнопка меню sheba.spb.ru)ТЕКСТЫ КНИГ БК (кнопка меню sheba.spb.ru)АУДИОКНИГИ БК (кнопка меню sheba.spb.ru)ПОЛИТ-ИНФО (кнопка меню sheba.spb.ru)СОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИ (кнопка меню sheba.spb.ru)ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В СССР (кнопка меню sheba.spb.ru)ФОТО-ПИТЕР (кнопка меню sheba.spb.ru)НАСТРОИ СЫТИНА (кнопка меню sheba.spb.ru)РАДИОСПЕКТАКЛИ СССР (кнопка меню sheba.spb.ru)ВЫСЛАТЬ ПОЧТОЙ (кнопка меню sheba.spb.ru)

 

Яндекс.Метрика
Творческая студия БК-МТГК 2001-3001 гг. karlov@bk.ru