алюминий, на межфазной границе образуется диффузионная прослойка (примерно 0,03 мм), обогащенная железом (74—79 %). Растворение железа в капле приводит к увеличению вязкости последней и, как следствие, к более ранней остановке ее распространения по стали.

Начальная скорость растекания бронзы БрОС8-12 на образцах второй группы, нагретых в контейнере до 873 К, составила 85 см/с, а нагретых до 1273 К — 100 см/с. Таким образом, с повышением температуры нагрева начальные скорости растекания бронзы по стали увеличивались, приближаясь к скоростям растекания по чистому железу. Возрастание начальных скоростей растекания БрОС8-12 по стали 20 с повышением температуры нагрева коррелирует с величиной тянущего усилия на периметре смачивания, которое составило к моменту 1 • 10~3 с значений 1300 и 1385 мДж/м2 для подложек, предварительно нагретых до 873 и 1273 К.

Повышение температуры и времени выдержки приводит к обезуглероживанию поверхностного слоя подложки. Поскольку оловянистая "бронза с углеродом не взаимодействует, то обезуглероживание поверхности стали при нагреве сопровождается снижением межфазного натяжения на границе бронзы со сталью и, как следствие этого, увеличением тянущего усилия. Угол смачивания образцов первой группы расплавом БрАМц9-2 составил 10°, а расплавом БрОС8-12 оказался близким к 0°. По значениям углов смачивания и поверхностного натяжения, составившего 770 и 1000 мДж/м2 соответственно для бронз БрОС8-12 и АМц9-2, оценили адгезию фаз. Она оказалась равной 1540 мДж/м2 для оловянистой бронзы и 2000 мДж/м2 для алюминие-во-марганцевистой. Угол смачивания образцов третьей группы, окисленных на воздухе при 1273 К, составил 110°, а адгезия фаз 650 мДж/м2. Плохое смачивание и низкая адгезия фаз объясняются наличием оксидов на стали. На основании полученных результатов установлено [246], что бронза марки БрОС8-12 обеспечивает лучшее, чем бронза марки БрАМц9-2, смачивание и растекание по стали, а также высокую адгезию фаз. Поэтому для наплавки крупногабаритных пар трения (скользящие опоры шагающего экскаватора ЭШ65.100) выбрана бронза марки БрОС8-12.

2. Смачивание ниобия расплавами стали, меди,(

титана и алюминия

Для многих современных машин и аппаратов необходимы материалы, обладающие высокой жаропрочностью и отличающиеся хорошей стойкостью в различных средах в широком температурном интервале. Одним из металлов, которые используются в качестве основы для приготовления таких материалов, является ниобий, отличающийся сравнительно малой плотностью, высокой жаропрочностью и хорошей стойкостью в расплавленных металлах (литий, натрий, калий) при температурах до 1573 К.

Так как не все элементы изделия работают при высоких температурах, то более экономично и рационально их изготавливать из разнородных металлов. Особый интерес представляют соединения ниобия

с аустенитными коррозионностойкими сталями, так как эти стали успешно работают при температуре до 873 К, сохраняя высокую коррозионную стойкость в различных агрессивных средах, в том числе и в контакте с жидким литием.

Для образования неразъемного соединения ниобия и коррозионно-стойкой стали с точки зрения герметичности и работоспособности при повышенных температурах наиболее целесообразно использовать сварку. Однако получение сварных соединений ниобия со сталью представляет сложную проблему. Это связано, в первую очередь, с резким различием в кристаллическом строении и теплофизических свойствах соединяв лых металлов, а также с высокой химической активностью ниобия в контакте с атмосферными газами. При сварке с расплавлением обоих соединяемых металлов в сварных швах появляется развитая химическая и структурная неоднородность. Малая взаимная растворимость и образование химических соединений ниобия с компонентами стали приводят к появлению на границе сплавления соединяемых металлов хрупкой интерметаллидной прослойки, резко снижающей пластичность сварных соединений.

С целью предупреждения образования хрупкой прослойки необходимо не только устранить сплавление и перемешивание соединяемых металлов, но и максимально ограничить продолжительность взаимодействия ниобия со сталью. Эту проблему до настоящего времени пытаются решить в основном путем соединения ниобия со сталью с помощью сварки и пайки с использованием промежуточных металлов. При этом в качестве последних применяются медные сплавы, ванадий, сплавы на основе палладия, биметаллические материалы, т. е. металлы, хорошо сваривающиеся как с ниобием, так и со сталью.

Однако как при пайке, так и при сварке введение промежуточных третьих металлов приводит к снижению устойчивости соединений против коррозии при повышенных температурах, усложнению конструкции и технологии изготовления изделия, а также к резкому повышению стоимости изделия, если в качестве третьего металла применяются сплавы на основе палладия.

В связи с тем что перечисленные выше способы получения неразъемных соединений ниобия со сталью не решают всех тех задач, которые ставит промышленность, предложен способ [94] получения непосредственного сварного соединения ниобия со сталью путем расплавления только стали. В этом случае образование физического контакта и установление связей между атомами свариваемых металлов осуществляются в результате смачивания ниобия расплавленной сталью.

Основными параметрами, характеризующими процесс смачивания жидкой сталью твердого ниобия, являются температура металлов в зоне контакта и состояние поверхности твердого тела.

Влияние температуры нагрева на смачиваемость ниобия расплавленной сталью определяли в условиях вакуума (порядка 5 • Ю-5 мм рт. ст.) при нанесении капли расплавленной стали на пластинку размером 0,5 X 10 X 100 мм из сплава ВН-2АЭ. Нагревали пластинки пропусканием через них электрического тока от сварочного генератора. Капля расплавленной стали образовывалась в процессе воздей-