Рис. 1.1. Зависимости объемной усадки никелевых порошков от температуры спекания при t = const: / — электролитический порошок ПНЭ-1; 2— карбонильный порошок ПНКОТ-1; 3 — УДП

Исследование диффузионной сварки (7~= 550°С, Р= 20 МПа, г= 30 мин) с применением промежуточных слоев из различных порошков никеля — электролитического (ПНЭ-1), карбонильного (ПНКОТ-1) и ультрадисперсного, полученного термическим разложением формиата никеля, — с разной дисперсностью (¿/=39,75; 7,63 и менее 0,1 мкм) и удельной поверхностью (5уд = 0,12; 0,48 и 17,32 м2/г соответственно) показало, что максимальная прочность (о, = 200 МПа) достигается при сварке через УДП.

Процесс уплотнения промежуточного порошкового слоя — это ориентированный перенос массы вещества. Диффузия вакансий на поверхность слоя происходит через их стоки, представляющие собой межчастичные границы. Число таких стоков, а следовательно, и расстояние между ними зависят от размера частиц. С умень шением последних число стоков вакансий возрастет, что активи рует процесс усадки.

Спекание порошкового слоя, состоящего из одного компонен та, сопровождается снижением свободной энергии вследствие уменьшения обшей площади поверхности межчастичных пор Промежуточный слой, содержащий несколько компонентов, на ряду с избыточной свободной энергией, обусловленной наличием дефектов в структуре и развитой поверхности составляющих его дисперсных частиц, обладает еше и избыточной энергией, связанной с возможностью образования сплава.

Другой не менее важной особенностью порошковых проме жуточных слоев является то, что, варьируя их состав, можно обеспечить его соответствие химическому составу свариваемых материалов. А это позволяет получать сварные соединения, которые имеют не только высокие прочностные характеристики

но и такие же электрофизические свойства, как у основных материалов.

Первые исследования по соединению материалов диффузионной сваркой через промежуточные слои из порошков, выполненные в лаборатории профессора Н.Ф. Казакова в 1950-х гг., продемонстрировали возможность соединения этим способом пористых изделий, спеченных из порошков никеля, железа и коррозионно-стойкой стали.

Для соединения металлокерамических изделий была предложена паста на основе порошков карбонильного никеля или железа. В этом случае на соединяемые поверхности деталей наносили слой пасты толщиной 2.3 мм, детали, установленные в приспособление, помещали в печь с защитной средой и проводили сварку.

Порошкообразные промежуточные слои никеля были применены для активации диффузионной сварки магнитных сплавов типов ЮНДК24 и твердых сплавов типа ВК6 с малоуглеродистыми сталями, что позволило повысить прочность соединений и существенно снизить температуру сварки. Например, при использовании порошкообразного никелевого слоя прочность сварных соединений твердого сплава со сталью возросла с 172 до 260 МПа, а температура сварки магнитных сплавов снизилась с 870 до 500 °С.

Для активации диффузионной сварки деталей из магнитного сплава ЮНДК24Т2 и армко-железа первоначально применяли порошок, полученный пиролизом формиата никеля в среде водорода при температуре около 245 "С. Средний размер частиц такого порошка составлял 0,1 мкм.

Перед сваркой на соединяемые детали наносили никелевое гальваническое покрытие толщиной 8. 10 мкм, а затем слой порошка формиатного никеля. Сварку проводили в вакууме при температуре 540. 580'С (с изотермической выдержкой в течение 10 мин) и давлении 10 МПа. Довольно низкая температура сварки обеспечена благодаря применению порошка с повышенной дисперсностью и дефектностью кристаллической структуры, который активно спекался уже при температуре 300 "С.

Дальнейшее развитие это направление получило в исследованиях процесса сварки магнитотвердых материалов с магнитомяг-кими. В качестве промежуточного слоя применяли УДП никеля, предварительно восстановленного посредством пиролиза формиата никеля МКСООН)2-2Н20.

При диффузионной сварке различных деталей целесообразно Использовать металлические порошки с размером частиц менее 1 мкм.

Сварку деталей из керамических материалов на основе А1203, веО и других оксидов можно проводить через слой порошка, аналогичного по составу соединяемым материалам. Для этого на одну

33