Г л а в а I

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ТВЕРДОФАЗНОГО СОЕДИНЕНИЯ

Согласно современным представлениям, физико-химические основы процесса образования соединения и элементарные акты взаимодействия на границе раздела свариваемых материалов являются общими для всех видов твердофазной сварки (ультразвуковая, холодная, прессовая, диффузионная, трением, взрывом, клинопрессовая и др.)- Различие в образовании сварного соединения при этих способах сварки состоит не в физике процесса, а лишь в кинетакееш^лзотекания (различная скорость и длительность протекания стадии образования физического контакта, активационной и релаксационной стадий). Исходя из этого, представляет интерес кратко рассмотреть развитие теоретических представлений о соединении материалов в твердой фазе вообще (независимо от конкретного способа твердофазной сварки), критически проанализировать состояние вопроса и сформулировать основные существующие на сегодняшний день представления о физической сущности процесса твердофазного взаимодействия.

1. Развитие теоретических представлений о соединении материалов в твердой фазе

Для объяснения сущности процесса сварки материалов в твердом состоянии предложен ряд гипотез.

Пленочная гипотеза, высказанная СБ. Айнбиндером [ 1] и Уейтхедом [ 2], основана на предположении, что для образования соединения необходимым и достаточным является сближение чистых (ювенильцых) поверхностей соединяемых металлов на расстояние межатомного взаимодействия. Соединение же образуется в результате схватывания, представляющего собой бездиффузионный процесс объединения кристаллических решеток совместно деформированных металлов. Согласно данной гипотезе, процесс сварки представляется следующим образом. При сближении контактных поверхностей вначале увеличивается площадь контактирования из-за смятия микровыступов, затем растрескиваются и выносятся к ' периферии окисные пленки, наконец, ювенильные поверхности сближаются и образуется соединение [1]. Свариваемость определяется соотношением твердостей соединяемых металлов и покрывающих их окисных пленок.

Практика сварки дает много примеров соединения в твердой фазе однородных и разнородных металлов, металлов с полупроводниками, металлов с керамическими материалами. Анализ примеров сварки металлов в последнем случае позволяет предполагать, что окисные пленки в принципе не препятствуют образованию соединения, так как керамические материалы в основном состоят из окислов.Фактически соединение в этому случае происходит между металлом и окислом. Говорить об юве-нильных поверхностях на керамике в обычном понимании не имеет смысла. Не требуют этого и термодинамические расчеты. Кроме того, пленоч-