ческая неоднородности поверхности, наличие оксидных и хемо-сорбированных слоев) являются участки поля упругих искажений вокруг вышедших в зону физического контакта отдельных дислокаций или их скоплений. На этих участках энергетическое состояние атомов соответствует уровню, необходимому для разрыва старых и образования новых химических связей.

Кинетика процесса активации контактных поверхностей, обусловливающая кинетику развития схватывания, должна находиться в строгом соответствии с закономерностями развития пластической деформации материалов в приконтактном объеме.

При анализе влияния параметров процесса диффузионной сварки (температура, сварочное давление, время выдержки) на активацию контактных поверхностей можно использовать представления и уравнения химической кинетики, основные положения которой разработаны для случая взаимодействия жидких или газообразных фаз. При этом необходимо учитывать вклад всех видов энергетической стимуляции процессов.

Ввиду важности такого параметра процесса сварки, как температура, проанализируем ее влияние на кинетику активации контактных поверхностей.

Повышение температуры процесса может вызвать следующие эффекты:

•увеличится частота выхода дислокаций в зону физического контакта;

•возрастет скорость движения дислокаций и, следовательно, количество энергии, вводимой в зону физического контакта каждой из них;

•уменьшится модуль сдвига металла;

•снизится прочность связей между атомами кислорода и металла в оксидном или хемосорбированном слое;

•уменьшится высота потенциального энергетического барьера, ограничивающего формирование химических связей;

•изменится число атомов, участвующих в химическом взаимодействии на одном активном центре, или, иначе говоря, изменится площадь активного центра.

Анализ вышеизложенного приводит к выводу о том, что в условиях термодеформационного воздействия на металлы следует различать две энергетические характеристики процесса активации контактных поверхностей;

•энергию активации в макроскопическом масштабе, влияющую на частоту появления активных центров в зоне физического контакта (поскольку активный центр представляет собой дислокацию с полем упругих искажений, эта величина характеризует энергию активации пластической деформации);

•энергетический барьер, определяющий энергию (зависящую от физико-химического состояния поверхности), при достижении

или превышении которой в пределах отдельного активного центра осуществляется разрыв старых связей.

При анализе процесса активации контактных поверхностей необходимо учитывать:

•количество энергии, вводимой каждой дислокацией в зону физического контакта с учетом энергии, обусловленной ее движением;

•распределение энергии вокруг дислокации при выходе ее на поверхность;

•частоту выхода дислокаций (сопровождающегося появлением активных центров) в зону физического контакта;

•высоту потенциального энергетического барьера отдельного активного центра.

Единственным критерием степени полноты процесса активации контактных поверхностей может служить прочность сварного соединения, отражаюшая степень схватывания. Наибольшая прочность сварного соединения достигается при наличии на поверхности максимально возможного числа активных центров (или при их максимальной площади).

Третья стадия — объемное взаимодействие — наступает с момента образования активных центров на соединяемых поверхностях. В течение этой стадии происходит развитие взаимодействия соединяемых материалов как в плоскости контакта (с образованием прочных химических связей), так и в объеме зоны контакта.

Данный процесс протекает на активных центрах, представляющих собой, в частности, дислокации с полем напряжений. В плоскости контакта он заканчивается слиянием дискретных очагов взаимодействия, а в объеме релаксацией напряжений. Однако для обеспечения требуемой прочности соединения часто необходимо дальнейшее развитие релаксационных процессов типа рекристаллизации, а иногда и гетеродиффузии.

При сварке однородных металлов критерием окончания третьей стадии может служить рекристаллизация, приводящая к образованию общих зерен в зоне контакта. При сварке разнородных материалов необходимость развития или ограничения гетеродиффузии зависит от свойств диффузионной зоны и образующихся в ней фаз.

Такая трактовка природы образования соединения в твердой фазе опирается, с одной стороны, на дискретность процесса образования очагов взаимодействия (активных центров), а с другой — на наличие коллективного взаимодействия атомов в поле этих активных центров.

Таким образом, процесс схватывания («сшивания» связей) на контактных поверхностях является бездиффузионным. Потребность в развитии диффузионных процессов, которые всегда сопутствуют термодеформационным воздействиям, должна рассматриваться с