или медью образуются изолированные участки интерметалли-ов Прочность стыкового соединения иа отрыв при такой структуре шва достаточно высокая. Образование сплошных иитсрмс-таллидных прослоек независимо от их толщины снижает прочность соединений. Прочность соединений непрерывно уменьшается по мере роста толщины прослоек.

Прн фронтальной взаимной диффузии элементов в твердом состоянии нли при контакте твердой и жидкой фаз можно ожидать, что после активациоииой стадии по фронту образуется сплошная прослойка химических соединений при пайке или при последующей эксплуатации паяных соединений. В результате неровности поверхности (выступов и т.д.), различной степени локальной дефектности структуры паяемого материала или активируемое™ по фронту диффузии возникают отдельно и избирательно изолированные зародыши химического соединения. Затем рост соединений идет по поверхности раздела фаз (как мест с наиболее активируемой диффузией) до их слияния. В дальнейшем рост химического соединения происходит фронтально, толщина прослойки непрерывно увеличивается во времени.

Образование прослойки химических соединений в контакте твердого и жидкого металлов е процессе пайки может происходить как в результате непосредственного диффузионного взаимодействия их при температурах существования жидкой фазы, так и в процессе затвердевания паяного шва. Возможно, что такие прослойки в некоторых случаях состоят из двух сросшихся слоев различного состава и структуры, образовавшихся по разным механизмам и при разных температурах. О возможности реализации этих двух механизмов (отдельно или вместе) свидетельствует образование сначала, как правило, иптерметаллидов, богатых по составу легкоплавким элементом. Большая скорость диффузии твердого металла в жидкий, чем жидкого в твердый, благоприятствует как прн первом, так н при втором механизме, накоплению впереди фронта твердого металла элементов, входящих в иитерметаллид с наибольшим содержанием более легкоплавкого элемента. Образование химического соединения ие посредственно в результате химической реакции при контакте твердого и жидкого металлов так же вероятно, как и в случае контакта двух твердых металлов. Образование интерметаллида при кристаллизации шва при диффузионном расслоении в жидкости протекает в более благоприятных условиях, чем в твердом состоянии.

Фронтальная перекристаллизация обеспечивает дальнейшее изменение состава интерметаллида в пределах его области однородности. При достижении его предельной концентрации снова скачкообразно изменяется состав по фронту и образуется прослойка нового интерметаллида или твердого раствора второго металла. Рост интерметаллида без области однородности

(стехи о метрического состава) возможен, но при этом ои стимулируется только факторами, определяющими в основном процессы самодиффузии (туннельным эффектом и др.).

Для управления процессами образования химических прослоек важное значение имеет установление кинетики их роста.

Толщина прослоек прн диффузионном взаимодействии металлов с неметаллами — кислородом, галогенами или серой при образовании непорнстого слоя подчиняется параболическому закону. Позднее Г. Таммаи и Г. Роха [50] обнаружили такой же закон роста интерметаллида при взаимной диффу ш твердых металлов. По аналогии с первым законом диффузии Фика Тамман принял, что скорость роста толщины прослоек (количества перемещенного материала) обратно пропорциональна толщине; константа пропорциональности К названа коистаитой Таммаиа ёх/ёт—Кг/х.

Для граничных условий х=0 при т = 0 получим уравнение роста прослоек

х* = 2/(тт,(33)

где х — толщина прослойки химического соединения, т — время.

Позже было показано, что параболический закон роста химических соединений при диффузионном взаимодействии металлов с газами есть частный случай, отражающий только одну из возможностей их взаимодействия. Были установлены также случаи линейной логарифмической и параболической зависимости третьей степени толщины прослоек от времени взаимодействия металлов и газов.

При исследовании диффузионного взаимодействия металлов в твердом состоянии с образованием прослоек иитерметаллн-дов в работе [51] указывалось на возможность более общего параболического закона роста хп = Ктг, где л=3, или иному целому или дробному числу. Практически для обработки результатов исследования используется параболическая зависимость с п=2. Такая кинетика роста нитерметаллидов в твердом состоянии отвечает многим случаям диффузионной кинетики, устанавливаемой уравнением диффузии Фика (16).

В ряде случаев взаимной диффузии элементов в твердом состоянии (при контакте двух твердых тел по плоскости прн разных граничных условиях) решение уравнения Фика можно представить в виде однозначного выражения, в котором определенному значению концентрации отвечает также определенное значение следующего выражения:

Выражение (34) входит в показатель экспоненты в виде предела интеграла ошибок.