Аннотация 2
Реферат 3
ВВЕДНИЕ 7
1Анализ литературных данных 8
1.1 Пайка металлов 8
1.2 Г аллиевые припои 9
1.3 Взаимодействие алюминия и жидкого галлия 10
1.4 Основы теории диффузии 12
1.5 Реакционная диффузия в металлах и сплавах, кинетика образования промежуточных фаз 16
1.6 Низкотемпературная пайка разнородных материалов 21
1.7 Применение галлия и припоев на его основе 22
2 Методика исследований 25
2.1 Диаграмма состояния исследуемой системы 25
2.2 Схема эксперимента 27
2.3 Исходные материалы и образцы 28
2.4 Термическое оборудование 30
2.5 Металлографические исследования 30
2.6 Изучение элементного и фазового состава диффузионных
зон 32
2.7 Определение микротвердости 33
3 Экспериментальные исследования кинетики фазообразования и
их анализ 35
3.1 Экспериментальные данные 35
3.2 Исследование фазообразования в системе (Cu-Al-Mn) - Ga... 36
3.3 Элементный и фазовый состав продуктов взаимодействия.... 42
3.4 Микротвердость фазовых и структурных составляющих 46
4 Расчет параметров реакционной диффузии 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 55
Актуальность работы. Взаимодействия твердых и жидких составляющих диффузионно-твердеющих композиционных припоев на основе легкоплавких металлов важны при разработке новых технологий пайки разнородных материалов и восстановления поврежденных элементов различных ответственных конструкций. Разработка и изучение композиционных паст-припоев на основе галлия, индия, олова и цинка становятся все более актуальными.
Использовать галлий как основной компонент для диффузионно-твердеющих паст-припоев (металлических клеев) целесообразно из-за ряда преимуществ: низкая температура плавления, способность хорошо смачивать различные материалы, а также активно вступать в реакции с тугоплавкими металлами и сплавами с образованием интерметаллидных соединений. Наряду с достоинствами, таллиевые пасты-припои имеют недостатки. Главные - это длительное время затвердевания, диффузионная пористость и высокая стоимость.
Объекты исследований. Композиционные составляющие диффузионно-твердеющих галлиевых паст-припоев в системах Cu-Al-Ga и (Cu-Al- Mn) - Ga.
Цель работы. Целью данных исследований является определение параметров взаимодействия алюминиевой бронзы с жидким галлием. Поиск новых составов наполнителей галлиевых паст припоев, которые при диффузионном твердении в интервале температур 100-300 °C дают температуру распая свыше 800 °C.
Задачи. Выполнить комплекс исследований для определения характеристик взаимодействия порошков алюминиевой бронзы с жидким галлием. Определить параметры и продукты взаимодействия.
Проведены исследования взаимодействия алюминиевой бронзы с жидким галлием на предмет использования этого диффузионно-твердеющего сплава в качестве пасты-припоя (металлического клея), который при затвердении в интервале температур 100-300 °C даёт температуру распая свыше 800 °C.
Определены кинетические параметры взаимодействия алюминиевой бронзы и галлия при температурах до 300 °C.
В ходе исследований было установлено, что рост интерметаллидов подчиняется параболическому закону у2 = 2рт , где у - толщина слоя новых фаз, т - время контакта, 2р - эффективный коэффициент взаимной реакционной диффузии (коэффициент пропорциональности).
В зависимости от температуры взаимодействия определены продукты реакционной диффузии. При взаимодействии алюминиевой бронзы с жидким галлием при температурах 140 °C и 200 °C образуется промежуточная фаза Cu53Ga41Al4Mn2, при температуре 270 °C образуется неизвестная фаза с большей твердостью.
Рассчитаны параметры реакционной диффузии (D, Do, Q) при контакте алюминиевой бронзы (БрАМц9-2) и галлия в интервале температур 100-300 °C.
Поскольку в исследованном интервале температур при взаимодействии алюминиевой бронзы с жидким галлием образуется новая фаза с содержанием галлия около 40 % (атомных), можно предположить, что образуется прототип у-фазы диаграммы состояния Cu-Ga с температурой разложения 700-800 °C.
Результаты исследований доложены на международной студенческой конференции «Проспект свободный» - 2020».
