стадии химического взаимодействия. В реальных процессах сварки давлением образование физического контакта и химическое взаимодействие во времени строго не разграничены и частично перекрываются, так как еще задолго до завершения процесса образования контакта по всей соединяемой поверхности на отдельных уже сближенных ее участках становится возможным химическое взаимодействие.

Скорость образования связей в основном зависит от скорости создания активных центров на сближаемых поверхностях. При наличии активных центров на металле время их непосредственного химического взаимодействия (образования связи) мало и практического значения не имеет [76]. Таким образом, если атомы уже сближены до расстояния, равного периоду решетки (для чего требуется преодоление потенциального барьера высотой Еа, см. рис. 6) то образование связи между ними произойдет мгновенно и с выделением энергии.

Образование активных центров обусловлено разрывом хотя бы части связей поверхностных атомов с их соседями, нарушающим стабильные электронные конфигурации этих атомов. Разрушение связей возможно: а) механически при удалении с поверхности части самого металла (обнажение так называемых ювенильных поверхностей) или химически связанного с ним инородного вещества (например, окислов); при движении дислокаций, сопровождающем пластическую деформацию; б) термически при нагреве, со* провождаемом заметной диффузией и самодиффузией, движением вакансий и другими процессами, изменяющими положение атомов в кристаллической решетке; в) бомбардировкой поверхности ионами или быстродвижущимйся частицами с достаточно высокой энергией.

Если после создания активного центра условия, необходимые для поддержания его в возбужденном состоянии, перестают действовать (например, прекращается движение дислокации), то в результате обменного взаимодействия с соседними атомами возбужденные атомы возвратятся в нормальное, неактивное состояние —■ система релаксирует. Продолжительность процесса релаксации различна в зависимости от природы вещества, состояния его поверхности, температуры и других факторов.

При сварке давлением наибольшее практическое значение имеет образование активных центров при пластической деформации (с нагревом или без нагрева). Дислокация в А (см. рис. 4) может перемещаться при пластической деформации под действием напряжений т, а также без приложения внешнего усилия за счет диффузионных процессов при достаточном нагреве. Необходимая для этого энергия активации соответствует энергии активации самодиффузии. В месте выхода краевой дислокации на поверхность/ тела при ее перемещении на величину а один из атомов на поверхности отрывается от части сщих бдижа.йших соседей и переходит 20

|| повое положение. Такой переход сопровождается возбуждением самого атома и группы его близлежащих соседей — создается активный центр. При выходе дислокации на параллельную ей поверхность образуется уступ (см. рис. 4) с созданием вдоль него ряда активных центров.

Плотность дислокаций (их число, приходящееся на 1 см2) в зависимости от степени наклепа обычно достигает в металлах 10е— М)" \/см2. При пластической деформации возникают все новые дис-юкации.

Роль дислокационного механизма в образовании активных цен-гров и в осуществлении сварки давлением наглядно показана б И. Костецким и И. П. Ивженко [81] и подробно исследована Ю. Л. Красулиным и др. [88]. В частности, в работе [88] при свирке давлением (сжатием пуансоном / на воздухе) монокристалла кремния 3 с алюминиевой проволокой 2 (рис. 10) было показано, ми» прочное соединение образовывалось там, где в результате появления достаточных касательных напряжений т развивалась существенная пластическая деформация в приповерхностных слоях, 'Опросождаемая движением большого числа дислокаций. Стравливание ллюмппневой проволоки после сварки н последующее травление кремния, выявляющее ямки в местах выхода дислокации, показало полное совпадение мест массового выхода дислокаций с участками прочного соединения. В этой же работе у мшовлено, что дислокации, имевшиеся и мечалле до начала совместной деформации в ходе сварки, не влияли на процесс образования соединения. Это свидетель-сшует о ранее завершающейся деактивации мест выхода этих дислокаций на поверхность.

В работе [87 ] после стравливания алюминия со сваренного образца было установлено, что контуры узлов схватывания (активных центров) на поверхности кремния точно соответствуют по форме ямкам травления и имеют в поперечнике около 3 мкм. При плотности дислокаций в кремнии порядка 10' Нем2 в диаметре активного центра 3 мкм общая площадь активных центров достигает 70% площади соединения. В результате обеспечивается высокая степень их совпадения на соединяемых поверхностях, без чего образование прочной связи, по-видимому, невозможно. Из этой же работы следует еще один принци-

Рис. 10. Сварка алюминиевой проволоки с монокристаллом кремния (схема деформаций, эпюра напряжений и декорированные дислокации в зоне соединения)