в проведенных опытах достигалось только при р = 3-г-5 кГ/мм2, Т = 1000-г-1100° С. Это, однако, не значит, что и при более низких значениях р и Т нельзя получить высокопрочного соединения за счет удлинения времени сварки. В частности, выше было показано, что на стали Ст.З, такое соединение можно получить даже при Т — 700° С, если / достаточно велико (60 мин).

Таким образом, из анализа кинетики диффузионной сварки металлов следует, что в общем случае это трехстадийный процесс (очистка поверхности, образование физического контакта и химические взаимодействия). При этом последняя стадия у металлов протекает быстро и в общем балансе времени сварки не имеет существенного значения, а роль первой стадии зависит от толщины и свойств окисных пленок. В практических условиях сварки большинства металлов (кроме алюминия и его сплавов) время сварки определяется ее второй стадией, в которой одновременно протекают процессы ползучести и спекания.

§ б. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ Р, Т, А, ^-СВАРКИ

РАЗНОИМЕННЫХ МЕТАЛЛОВ )

Термодинамические условия образования соединения между разноименными металлами могут быть менее благоприятными, чем при сварке деталей из одинакового металла (см. § 2, гл. I). Однако множество данных по диффузионной сварке разноименных металлов (и неметаллических материалов) свидетельствуют о большой универсальности этого процесса [72]. Удается сваривать между собой не только металлы, образующие твердые растворы и интерметаллидные фазы (Т1—Си; А1—Си; Си—Ре, Си—№ и др.), но и металлы, практически взаимно нерастворимые в твердом состоянии (Си—Мо; Ag— Ре и др.). Опубликовано очень мало данных о несвар ивающихся этим методом парах металлов или сплавов. В частности, легирование алюминия магнием резко ухудшает условия его диффузионной сварки с аустенитной сталью, а при содержании около 6% Mg получить прочное соединение практически невозможно [144]. Это связывают с образованием чрезвычайно хрупких интерметаллидных прослоек. Интерметаллиды могут появиться только в результате диффузии атомов одного металла в другой через границу раздела, т. е. после создания металлической связи. Однако не исключается существование пар металлов, которые не смачивают друг друга в твердом состоянии и для которых изменение свободной энергии при устранении поверхностей раздела отрицательно.

Для диффузионной сварки разноименных металлов характерны три типа кинетической зависимости ов = / (/). При незначительном различии их физико-механических свойств предел прочности соединения, как и в случае сварки одноименных металлов, монотонно изменяется от начального, не всегда нулевого значения, 264

до некоторой установившейся величины (рис. 171, 2) [162]. Резкое различие свойств свариваемых материалов может приводить к появлению перегиба на кривой ов = / (/) (рис. 171, 3). По-видимому, он связан с кинетикой образования активных центров на соединяемых поверхностях. В начале процесса, когда площадь физического контакта мала, истинное давление в нем может быть настолько велико, что ползучесть, хотя и с резко отличающимися скоростями, идет в обоих металлах; в результате движения дислокаций появляются активные центры на обеих поверхностях с образованием отдельных участков прочного соединения (начальная восходящая ветвь на кривой 3, рис. 171).

С увеличением площади контакта давление в нем падает настолько, что ползучесть в более жаропрочном металле может практически прекратиться; в дальнейшем деформируется только мягкий материал, образование активных центров за счет действия дислокационного механизма идет в основном на одной поверхности, и процесс сварки тормозится (второй, пологий участок на кинетической кривой 3).

При достаточно высокой температуре начинает проявляться действие относительно медленных процессов термической активации сближенных поверхностей, а возможно, и процесса спекания, в результате которых заканчивается формирование соединения (третья, восходящая ветвь на кривой 3). Перегиб на кривой а„ == = /(/). иногда наблюдавшийся и при сварке одноименных металлов, б« *г/""г в работе [162] связывается с обычным трехстадийным ходом процесса ползучести. Это подтвердилось опытами автора и М. С. Бары-шева по сварке стали Ст.З при р=0,25 кГ\мм2 и 7= 1000° С, в которых выявилась хорошая корреляция кривых ов = /(/) и Д1)=ср(г), где АО — приращение диаметра образца в месте соединения, характеризующее деформацию в процессе ползучести. Изложенные гипотезы требуют экспериментальной проверки при сварке различных одно- и разноименных материалов.

При сварке разноименных металлов и сплавов часто наблюдается экстремальный характер кинетической кривой, особенно резкий в случае, когда свариваемые металлы дают хрупкие интерметаллидные соединения, например,

I_I_i_I_i_I_I_I_i_I_I_.1

О 20 40 60 80 100 гин

Рис. 171. Кинетика изменения прочности соединений при диффузионной сварке материалов [162] с одинаковой (ниобий ВН1 + ВН1, кривая 1) или близкой сопротивляемостью деформации (керамика 2пО ТЮ2 с нихромом, кривая 2) и при резко различной сопротивляемости деформации (керамика А,12Оз-Р-0,5 М^О с никелем, кривая 3)