Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Исследование и разработка галлиевых паст-припоев с железо-никелевыми наполнителями для соединения разнородных материалов

Работа №20102

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

технология конструкционных материалов

Объем работы70
Год сдачи2017
Стоимость4900 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
325
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 1
1 Анализ литературных данных 2
1.1 Основы теории диффузии 2
1.2 Реактивная диффузия в металлах и сплавах, кинетика образования
промежуточных фаз 4
1.3 Кинетика образования промежуточных фаз в композиционных пастах-припоях на основе галлия 7
1.4 Влияние структуры твердой фазы на процессы массообмена 13
2 Методика исследований 16
2.1 Диаграммы состояния исследуемых систем 16
2.2 Схема эксперимента 21
2.3 Исходные материалы и образцы 22
2.4 Оборудование 23
2.5 Металлографические исследования 23
2.6 Изучение элементного и фазового состава диффузионных зон 23
2.7 Определение микротвердости 24
3 Экспериментальные исследования кинетики фазообразования 25
3.1 Исследование фазообразования в системах Fe-Sn и Ni-Sn 25
3.2 Исследование фазообразования в системах Fe-Ga и Ni-Ga 29
3.3 Исследование фазообразования в системах (Fe-Ni)-Sn 33
3.4 Исследование фазообразования в системах (Fe-Ni)-Ga 37
3.5 Элементный и фазовый состав продуктов взаимодействия 41
4 Расчет параметров реактивной диффузии 46
Заключение 49
Список используемых источников 50


Актуальность работы. Взаимодействия твердых и жидких составляющих диффузионно-твердеющих композиционных припоев на основе легко-плавких 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 раз¬личные материалы, а также активно вступать в реакции с тугоплавкими металлами и сплавами с образованием интерметаллидных соединений. Наряду с достоинствами, галлиевые пасты-припои имеют недостатки. Главные - это длительное время затвердевания, диффузионная пористость и высокая стоимость.
Объекты исследований. Диффузионно-твердеющие галлиевые припои и прочие композиционные составляющие.
Цель работы. Целью данных исследований является сокращение времени затвердевания паст-припоев, расширение температурного интервала затвердевания, повышение эксплуатационных характеристик. Для достижения поставленной цели нами проведен комплекс исследований по выбору новых и недорогих наполнителей-сплавов типа твердых растворов для галлиевых паст- припоев (металлических клеев).
Задачи. Выполнить комплекс исследований по выбору железо-никелевых сплавов-наполнителей галлиевых паст-припоев. Определить параметры и продукты взаимодействия.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании студенческих
и аспирантских работ!


Анализ литературных данных по поставленной проблеме дает нам возможность судить о том, что вопрос исследования композиционных составляющих галлиевых паст-припоев имеет научное и практическое значение.
В ходе данной работы проведен комплекс исследований по выбору новых сплавов-наполнителей для галлиевых паст-припоев (металлических клеев, цементов). В основном, исследования были посвящены изучению взаимодействия железа, никеля и их сплавов, с жидкими оловом и галлием. Были выбраны системы Fe-Ni-Ga, и Fe-Ni-Sn, поскольку были литературные данные о наличии существенных тепловых эффектов в системе Ni-Ga.
Изучена кинетика фазообразования при взаимодействии Fe, Ni и железо¬никелевых сплавов 36Н и 50Н с жидким галлием и оловом. В ходе исследований было установлено, что образующиеся интерметаллиды растут не всегда по параболической зависимости в координатах: толщина диффузионного слоя и время контактирования. Рассчитаны параметры реактивной диффузии, было выявлено, что эффективные коэффициенты реактивной диффузии при кон¬такте галлия в системах Fe-Ga, Ni-Ga выше, чем в системах Fe-Sn, Ni-Sn.
Установлено, что при взаимодействии железо-никелевых сплавов с жидким галлием скорость образования новых фаз можно регулировать. Железо¬никелевые сплавы с высоким содержанием никеля в галлиевых пастах-припоях могут использоваться как ускорители затвердевания, так и в качестве стабилизаторов (пониженное содержание Ni). При этом температура распая может достигать гарантированно более 700 °С.
По результатам исследований опубликованы 4 работы, готовится заявка на патент РФ.



1 Ершов, Г. С. Диффузия в металлических расплавах / Г. С. Ершов, В. П. Майборода; - Киев: Наукова думка, 1990. 221 с.
2 Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидорин, Г. Ф. Косолапов. - М.: Машиностроение, 1986. - 384 с.
3 Бекман, И. Н. Математика диффузии: Учебное пособие / И. Н. Бекман. - Москва : Издательство «ОнтоПринт», 2016. - 400 с.
4 Герцрикен, С. Д. Диффузия в металлах и сплавах в твердой фазе / С. Д. Герцрикен, И. Я. Дехтяр; Москва: Государственное Издательство физико-ма¬тематической литературы, 1960. - 536 с.
5 Бугаков, В. З. Диффузия в металлах и сплавах / В. З. Бугаков. - М.: Гостехиздат, 1949. - 206 с
6 Бокштейн, С. З. Диффузия в металлах / С. З. Бокштейн. - М.: Металлургия, 1978. - 248 с.
7 Лашко, Н. Ф. Контактные металлургические процессы при пайке / Н. Ф. Лашко, С. В. Лашко; - М.: Металлургия, 1977. - 192 с.
8 Драновский, М. Г. Научные проблемы соединения материалов галлиевыми пастами / М. Г. Драновский // Тезисы докладов / Научно-техническое общество машиностроительной промышленности. - Москва, 1972. - С. 3-5.
9 Тихомирова, О. И. Теоретические проблемы разработки галлиевых паст / О. И. Тихомирова // Тезисы докладов / Научно-техническое общество машиностроительной промышленности. - Москва, 1972. - С. 6-10.
10 Казаков, В.С. Разработка галлиевых паст-припоев для низкотемпературной пайки медных и титановых сплавов с керамикой: дис. канд. техн. наук: 05.03.06. / Казаков Владимир Сергеевич. - Красноярск, 2007. - 134 с.
11 Скачков, В. М. Влияние твердой компоненты диффузионно-твердею- щих припоев на свойства соединительного слоя / В. М. Скачков, С. П. Яценко, Л. А. Пасечник, Н. А. Сабирзянов // Межвузовский сборник научных трудов /
12 Темных, В. И., Казаков, В. С., Е. В. Темных, Зеер, Г. М., Абкарян, А. К., Растовцев, П. А., Потехина Е. А. Взаимодействие композиционных составляющих галлиевых паст-припоев / В. И. Темных, В. С. Казаков, Е. В. Темных, Г. М. Зеер, А. К. Абкарян, П. А, Растовцев // Техника и технологии: журнал сибирского федерального университета / Сибирский Федеральный Университет. - Красноярск, 2012. - Т. 5, № 3. - С. 285-293.
13 Григорьева, Т. Ф. Изучение взаимодействия механохимически полученных твердых растворов Cu-In c с жидким галлием и структуры металлических цементов на их основе / Т. Ф. Григорьева, С. А. Ковалева, А. П. Баринова, П. А. Витязь, Н. З. Ляхов // Физика металлов и металловедение / Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН. - Новосибирск, 2011. - №1. - С. 47-53.
14 Витязь, П. А. Кинетика фазообразования порошковых композитов си¬стемы Fe-Ga при механохимическом сплавлении / П. А. Витязь, С. А. Ковалева, Т. Ю. Киселева, Т. Ф. Григорьева // Металловедение, Металлургия / Объ¬единенный институт машиностроения НАН Беларуси, Московский государ¬ственный университет им. М. В. Ломоносова, Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН. - 2012. - №1. С. 5-11.
15 Хохлова, Ю. А. Особенности межзеренного массопереноса галлия в алюминиевом сплаве при твердофазной активации соединяемых поверхностей / Ю. А. Хохлова, В. Е. Федорчук, М. А. Хохлов // Автоматическая сварка / Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. - Киев, 2011. Т. 6, №4. - С. 64-71.
16 Чуралис, А. А. Физические аспекты низкотемпературной пайки галлиевыми припоями / А. А. Чуралис, М. М. Михайлова, Г. В. Чумаченко // Технические науки / Вестник ДГТУ. - Ростов-на-Дону, 2010. Т. 10 №2(45). -С.183-188.
17 Бабенко, Ю.И. Тепломассообмен: Метод расчета тепловых и диффузионных потоков / Ю. И. Бабенко. - Л.: Химия, 1986. - 144 с.
18 Лепинских, Б. М. Диффузия элементов в жидких металлах группы железа / Б. М. Лепинских, А. В. Кайбичев; - Москва: Наука, 1974. 191 с.
19 Колобков, Ю. Р. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных порошков / Ю. Р. Колобков. - М.: 2001. - 229 с.
20 Темных, В. И. Формирование композиционных структур припоев на основе галлия / В. И. Темных, В. С. Казаков, А. Е. Митяев // Технология машиностроения. - Красноярск, 2006. - № 9. - С. 46-50.
21 Темных, В. И. Экспериментальное исследование контактного фазообразования в системах (Cu-Ag)-Ga, (Cu-Ag-Sn)-Ga / В. И. Темных, В. С. Казаков // Достижения науки и техники развитию сибирских регионов. - Красно-ярск, 2003. Ч. 3. С. 149-150.
22 Лякишев, Н. П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник / Н. П. Лякишев. - Москва: Машиностроение, 1996. - 992 с.
23 Бондаренко Д. А. Расчет параметров реактивной диффузии при взаимодействии железа и никеля с жидким галлием / Д. А. Бондаренко, В. И. Темных // Сборник материалов международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект Свободный», Красноярск: Сибирский Федеральный Университет, 2016. - С. 12-13.
24 Коробов, М. В. Физическая химия: Учебное пособие / М. В. Коробов - Москва: МГУ, 2015. - 160 с.
25 Бондаренко, Д. А. Кинетика образования новых фаз при контакте железа и никеля с расплавами олова, и галлия / Д. А. Бондаренко, В. И. Темных // Сборник материалов Х Юбилейной Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, посвященной 80-летию образования Красноярского края, Красноярск: Сибирский Федеральный Университет, 2014. - С. 10 -12.
26 Бондаренко, Д. А. Исследование взаимодействия композиционных составляющих паст-припоев на основе галлия / Д. А. Бондаренко, В. И. Темных // Сборник материалов Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект Свободный», Красноярск: Сибирский Федеральный Университет, 2015. - С. - 16-19.
27 Бондаренко, Д. А. Параметры реактивной диффузии компонентов галлиевых паст-припоев / Д. А. Бондаренко, В. И. Темных // Сборник материалов международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект Свободный», Красноярск: Сибирский Федеральный Университет,
2017. - С. 12-13.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


© 2008-2022 Cервис помощи студентам в выполнении работ