гом и поверхностью основного металла начинается при Г= 350. 400 "С. При Т= 400. 600 "С предел прочности достигает 255 МПа, соединение имеет крупнозернистый излом и участки плотно спекшихся частиц. Разрушение соединения происходит по основному металлу (рис. 3.9, б). Металлографический анализ образцов, сваренных на оптимальном режиме, свидетельствует о сплошности материала в зоне соединения (рис. 3.9, в).

Использование в качестве промежуточного слоя УДП формиатного никеля позволяет получать высококачественные соединения при пониженном термодеформационном воздействии. Однако реализация этой технологии связана с рядом трудностей, характерных и для процесса сварки через порошки формиатов. Главная из них — невозможность достижения воспроизводимых результатов по прочности соединений из-за проблем, связанных с дозировкой порошков, наносимых на свариваемые поверхности. Кроме того, восстановленный УДП никеля обладает магнитными свойствами и при сварке магнитных материалов распределяется по соединяемым поверхностям неравномерно, в соответствии с направлением силовых линий магнитного поля.

3.3. Сварка через пористые никелевые ленты

Для устранения недостатков, свойственных ранее рассмотренным технологиям диффузионной сварки, в качестве промежуточного слоя предложено использовать пористую ленту, получаемую прокаткой УДП формиатного никеля. Это позволяет значительно упростить процесс сборки деталей под сварку, одновременно обеспечив получение сварных швов, однородных по толщине и плотности, и в то же время реализовать чрезвычайно большой запас свободной энергии частиц порошка, из которых состоит лента.

3.3.1. Кинетика спекания пористой порошковой ленты

УДП формиатного никеля получают в условиях, которые обеспечивают значительный запас в нем свободной энергии благодаря сильно развитой поверхности. Степень дефектности кристаллической решетки порошка может возрастать при его прессовании и прокатке. Следовательно, прокатанная лента, полученная из УДП никеля, находится в термодинамически неравновесном состоянии из-за наличия не только развитой свободной поверхности у отдельных частиц, но и избыточных вакансий, дефектов упаковки, дислокаций и других дефектов структуры.

В процессе спекания пористой прокатанной ленты одновременно протекают два процесса: собственно спекание, при котором уплотнение материала сопровождается снижением свободной

энергии вследствие уменьшения свободной поверхности, и «залечивание» дефектов кристаллической решетки порошков. Спекание, характеризуемое усадкой пористого тела, начинается с образования поверхности соприкосновения между частицами порошка, после чего происходит заполнение пор.

В процессе спекания постоянно уменьшается общая поверхность зерен и увеличивается поверхность их соприкосновения. Однако сокращение общей поверхности приводит к уменьшению поверхностной и общей свободной энергии системы. Иными словами, движущей силой процесса спекания дисперсных порошков является снижение термодинамического потенциала системы. При этом чем больше их начальная поверхностная энергия, тем значительнее движущая сила процесса спекания.

При изучении кинетики спекания прокатанной никелевой ленты толщиной 80 мкм с исходной пористостью 60 % образцы нагревали с постоянной скоростью в интервале температур 300.600 °С. По достижении определенной температуры их сжимали под действием давления в диапазоне 5.20 МПа. Длительность спекания при заданных значениях температуры и давления варьировали от 5 до 30 мин.

На рис. 3.10 приведены зависимости объемной усадки ДУ/У образцов никелевой ленты с указанными исходными параметрами от времени спекания. Видно, что с увеличением температуры процесса и давления усадка возрастает, причем в наибольшей степени — на ранних стадиях спекания (1 = 5. 15 мин), когда ее скорость может достигать 0,1 %/с, тогда как при ; - 20.30 мин процесс усадки замедляется.

На рис. 3.11 представлены временные зависимости пористости 0 образцов той же ленты при изменении параметров режима спекания. Повышение Т и Р приводит к снижению пористости. Скорость ее изменения возрастает с повышением температуры и снижается при увеличении времени выдержки.

Данные, приведенные на рис. 3.10 и 3.11, хорошо согласуются с результатами других исследований, в которых процесс уплотнения порошковых тел при спекании под давлением рассматривается как несколько последовательных стадий. Первоначально благодаря высокой исходной пористости ленты возможно практически незаторможенное граничное проскальзывание частиц порошка. По мере «залечивания» дефектов решетки и рекристаллизации вещества может развиться процесс коалесценции пор вследствие диффузии. При этом уменьшение поверхности пор происходит при их неизменном суммарном объеме.

На начальных стадиях спекания пористых образцов из УДП никеля (Т 200°С) экспериментально обнаружен эффект низкотемпературной рекристаллизации, основное отличие которой от классической состоит в том, что она протекает в условиях, когда поверхностная энергия является основной составляющей общей