Теория, технология и оборудование диффузионной сварки
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо
Если Вы являетесь автором данной книги и её распространение ущемляет Ваши авторские права или если Вы хотите внести изменения в данный документ или опубликовать новую книгу свяжитесь с нами по по .
Страницы: 1 2 3... 17 18 19 20 21 22 23... 174 175 176
|
|
|
|
Для правильности понимания механизма сварки разнородных металлов и сплавов без расплавления необходимо, прежде всего, выяснить последовательность первых этапов диффузионного взаимодействия, когда интерметаллидные фазы лишь начинают возникать и их наличие еще не привело к существенному ухудшению механических свойств. § 2. ДИФФУЗИЯ И ДЕФЕКТЫ СТРУКТУРЫ Влияние дефектов структуры на диффузию является весьма существенным. Именно дефекты определяют механизм и скорость диффузии, поэтому во многих случаях обусловливают закономерности формирования структуры твердых тел. Реальный кристалл имеет множество разнообразных дефектов. По классификации Ю. М. Лахтина в кристалле можно выделить три группы первичных дефектов: 1)точечные (вакансии, междуузельные атомы, примесные атомы внедрения или замещения); 2)линейные (дислокации, дефекты упаковки); 3)поверхностные (границы зерен и фаз). Для диффузии в металлах и неметаллических материалах (керамика, стекло, ситаллы), когда процессы протекают при достаточно высоких температурах (0,8—0,9ГПЛ), основное значение имеет вторая группа дефектов, т. е. точечные дефекты. При более низких температурах (0,6—0,8ГШ1) возрастает роль диффузии по дислокациям, границам зерен и другим протяженным дефектам. В настоящее время экспериментальными методами достоверно установлено, что дефекты решетки ускоряют диффузию, по этой причине дефектные области кристаллов получили в литературе название "пути ускоренной диффузии". Влияние электронных дефектов, например рекомбинации электронов, может быть зафиксировано только на сверхчистых монокристаллических материалах, поэтому их роль при диффузионной сварке невелика. Точечные дефекты. Вакансии и атомы внедрения являются дефектами кристаллических решеток. Вакансии могут возникать в результате перехода атома (иона) из своего нормального положения в решетке в междуузлия или на поверхность кристалла. Комбинацию вакансии и иона в междуузлиях называют дефектом по Френкелю. Наличие такой комбинации удовлетворяет требованию электронейтральности, которое должно всегда соблюдаться. В ионном кристалле требование электронейтральности удовлетворяется также при эквивалентном числе анионных и катионных вакансий. Комбинацию анионной и катионной вакансий называют дефектом по Шотки. Если вакансия образуется в металле, то происходит одновременное удаление положительного иона и компенсирующих его заряд электронов. 40 Френкель отметил важную особенность вакансий, которая заключается в том, что они могут появляться и исчезать при нагреве и охлаждении. Это отличает их от атомов, число которых не изменяется при нагреве, если нет испарения или окисления. Концентрация же вакансий при увеличении температуры растет, а при охлаждении уменьшается. Образование вакансии означает разрыв связей какого-либо атома и требует затраты энергии. Если вакансии образуются при переходе атома на поверхность, то происходит разрыв г парных связей с соседними атомами в объеме и восстановление половины таких связей на поверхности. В такой модели энергия образования вакансии равна энергии сублимации; Е — г №72, где № — энергия парного взаимодействия, которая по расчету должна составлять ~3 эВ/атом. С учетом природы металлической связи, изменения электронной структуры, а также незначительного сближения атомов вокруг вакансии квантово-механический расчет дает энергию образования вакансии примерно в 3 раза меньше. Относительная вероятность пребывания в решетке атома с энергией, превышающей энергию основного состояния, равна ехр [—Еи/1гТ], где Е„ —энергия возникновения вакансии, & — постоянная Больцмана. Следовательно, в кристалле, содержащем N атомных узлов, число вакансий п = N ехр [—Ес1кТ].(2.9) Равновесная концентрация вакансий для меди при 1273 К п/Ы та Ю-4, т. е. примерно одна вакансия на 10 ООО атомов, а при нормальной температуре концентрация вакансий резко падает и составляет всего п/Ы " 10~1в. Междуузельные атомы, так же как и вакансии, относятся к точечным дефектам, поскольку их протяженность по всем трем направлениям соизмерима с размером атома. Неравновесные дефекты преобладают в кристалле, несмотря на то что их существование термодинамически невыгодно, но в силу тех или иных причин они могут сохраняться в кристалле очень долго. Например, с помощью рентгеновского излучения, резкого охлаждения или пластического деформирования в холодном состоянии в металле можно создать большую концентрацию неравновесных дефектов. Точечные дефекты способны образовывать комплексы (накапливаться) или аннигилировать (уничтожаться) и играют исключительно важную роль в технологических процессах спекания и диффузионной сварки. Главный источник и сток вакансий — внешняя (свободная) поверхность кристалла, но он не единственный, им может служить трещина или пора внутри металла. Поры и трещины не могут бесконечно испускать вакансии, они постепенно зарастают. Напротив, при поглощении вакансий их объем увеличивается. 41
Карта
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1 2 3... 17 18 19 20 21 22 23... 174 175 176
Внимание! эта страница распознана автоматически, поэтому мы не гарантируем, что она не содержит ошибок. Для того, чтобы увидеть оригинал, Вам необходимо скачать книгу |
