площадь, занимаемая молем серебра, если его растянуть в моноатомную пленку; М — мольная масса, М = 55,84 г/см3; р — мольная плотность, р = 7,88 г/см3.

При взаимодействии серебра со сталью в присутствии флюса 'а = = 44.46 кДж/моль. Это свидетельствует о том, что энергию, необходимую для растекания серебра по стали, обеспечивают не физические, а химические силы, возникающие на границе раздела. При этих же условиях, но без флюса (№а 6 кДж/моль), на шлифах между серебром и сталью обнаружены прослойки повышенной твердости. Прочность сцепления со сталью серебра, наплавленного неплавящимся электродом в аргоне, с применением флюса, аср = 100. 140 мПа, без флюса о"ср = 30.40 мПа. Сцепление серебра со сталью надежно при нагреве соединения до 1073 К- Длительный нагрев при 873—1073 К приводит к разупрочнению в результате того, что на границах раздела соединения и зерен наплавки протекают процессы избирательного окисления неблагоприятных элементов. По-видимому, действие флюса проявляется в растворении оксидных пленок стали, что способствует сближению поверхностей раздела на расстояние, соизмеримое с параметрами кристаллической решетки.

Смачивание никеля серебром. Учитывая потенциальную применимость сплавов системы Ag — виде экономичных тонких пленок, изучали характеристики смачиваемости никелевых поверхностей серебром [357]. Использовался метод лежащей капли. Методика исследования межфазной поверхности включала подготовку поперечных осевых сечений капель по окончании эксперимента, анализ их на растровом электронном микроскопе и на рентгеновском анализаторе ЕЕАХ. Опыты проводили на воздухе и в атмосфере очищенного гелия при 1243 К. На воздухе межфазная поверхность покрывается пленкой N¡0, и капля серебра образует контактный угол 90°. В атмосфере Не серебро смачивает никель с контактным углом 9°. Обсужден вопрос о влиянии реакций растворения на величину 6. Показано, что устойчивый контактный угол 90 сохраняется до тех пор, пока величина поверхностной энергии серебра превышает поверхностную энергию N¡0, причем в этих условиях растворения Ag в N10 не обнаруживается. В обоих случаях имеет место хорошая смачиваемость благодаря формированию равновесных композиций в межфазной зоне.

5. Поверхностные явления при сварке волокнистых композиционных материалов

, В последние десятилетия большое внимание уделяется созданию композиционных материалов (КМ), обладающих свойствами, которые невозможно получить на традиционных металлах. Применение КМ позволяет резко повысить прочность, жесткость, сопротивление ударным нагрузкам, снизить массу многих конструкций, дает возможность регулировать в широких пределах тепло- и электропроводность, магнитные, ядерные и другие свойства [305]. Например, на транспортном самолете-гиганте «Руслан» применено всего 5,5 т КМ, но они сберегли 15 т металла и позволяют уменьшить затраты топлива'за период э ;с-

плуатации на 18 тыс. т. Еще шире будут представлены КМ в создаваемых сейчас самолетах ИЛ-96 и ТУ-204. В вертолете конструкторского бюро им. Н. Камова на долю КМ приходится 53 % массы машины. Благодаря им массу конструкции удалось снизить на 25—30 %, ресурс машины увеличился в 2—3 раза, а трудоемкость ее изготовления стала меньше в 1,5—3 раза.

К числу КМ принято относить сравнительно небольшую группу материалов — полимеры, металлы, керамику и углерод, армированные волокнами, а также наполненные полимеры, дисперслоунрочненные сплавы и псевдосплавы. В настоящей работе рассматриваются волокнистые композиционные материалы (ВКМ) на металлической основе. Такой материал представляет собой матрицу, в которой в несколько рядов расположены армирующие волокна, причем объемная доля последних может достигать 50—60 %.

Компоненты КМ резко различаются по своим физическим свойствам (тепло- и электропроводности, плотности и т. п.) и механическим характеристикам (прочности, пластичности, ударной вязкости).

Различные виды сварки (диффузионная, взрывом, давлением), а также комбинированные методы уже давно применяются для соединения КА^ на металлической и других основах (алюминиевой, магниевой, титановой и др.). Однако сведений о сварке готовых КМ между собой в технической литературе мало. По-видимому, это связано с распространенным мнением о необходимости конструирования КМ применительно к изделию, не прибегая к традиционным способам соединения. Вместе с тем при создании современных объектов новой техники все чаще возникает необходимость применения как отдельных узлов, изготовленных из КМ, так и соединения КМ между собой и с однородными материалами (сталью, титаном, алюминием и др.). Для широкого применения в конструкциях КМ проблемой является их свариваемость. В материалах этого типа высокотемпературный сварочный нагрев может вызвать не только потерю свойств исходного упрочненного волокнами материала, но и значительное охрупчивание сварных швов. Поэтому сейчас работы сосредоточены главным образом в области сварки в твердой фазе. Применяется точечная, шовная, клинопрессовая, диффузионная сварка, сварка давлением. В меньшей степени пока используют пайку и сварку плавлением. Разработка технологии сварки плавлением композиционного волокнистого материала представляет собой сложную научную и техническую задачу.

Изучение особенностей температурных полей при сварке В КМ и В КМ с монометаллами и сопоставление их с критическими температурами разупрочнения однородных металлов и температурами образования хрупких интерметаллидов в КМ позволят решать вопросы, связанные с выбором источника нагрева, схемы подвода тепла, применением специализированной теплоотводящей оснастки и т. д. Все это потребовало создания расчетной модели процесса распространения тепла в КМ.

Практическое изучение температурных полей при сварке КМ затруднительно ввиду изменяющихся в широких пределах толщин и объемных долей армирующих волокон. В связи с этим в Институте элек-