Растворение - твердый металл
Cтраница 2
В процессе растворения одновременно идет диффузия из жидкости в твердую фазу, но поскольку скорость растворения твердого металла в жидком значительно выше, чем диффузия в твердой фазе, то диффузионная зона не образуется. С приближением состава жидкой фазы к равновесию скорость растворения основного металла в ней замедляется, вклад диффузии из жидкой фазы в твердую в массоперенос повышается, поэтому начинает образовываться диффузионная зона. Если выдержка при температуре пайки достаточна для достижения равновесной концентрации жидкой и твердой фаз, то жидкая часть будет иметь состав, соответствующий пересечению изотермы с ликвидусом, а основной металл по границе с зоной сплавления - с солидусом диаграммы состояния. [16]
 |
Диаграмма состояния ( схема. [17] |
В процессе растворения одновременно идет диффузия атомов из жидкой в твердую фазу, но поскольку скорость растворения твердого металла в жидком значительно выше, чем диффузия в твердой фазе, то диффузионная зона не образуется. С приближением концентрации жидкой фазы к равновесному состоянию скорость растворения паяемого металла в ней замедляется, диффузия из жидкой фазы в твердую, а соответственно и массоперенос повышаются, вследствие чего начинает образовываться диффузионная зона. Если время выдержки при температуре пайки достаточно для достижения равновесного состояния жидкой и твердой фаз, то жидкая фаза будет иметь состав, соответствующий пересечению изотермы с ликвидусом, а паяемый металл в зоне спаев - с солидусом диаграммы состояния. [18]
Термический перенос массы является наиболее опасным и часто встречающимся на практике процессом: в горячей зоне жидко-металлического контура происходит растворение твердого металла в жидком, а в холодной зоне выделение кристаллов из раствора. Незатухающий характер термического переноса массы - главная его опасность. [19]
Вместе с тем некоторые авторы [27, 26] указывают на возможность решающего значения объемного фактора и фактора, связанного с напряженным состоянием и растворением твердого металла в жидком. Полагают, что при этом в процессе образования трещин происходит спонтанная релаксация напряжений растяжения. [20]
Образующаяся легкоплавкая жидкая фаза не находится в равновесии с контактирующими с ней твердыми металлами; равновесие при заданной температуре нагрева ( выше температуры эвтектики) достигается растворением твердых металлов в образующейся жидкости при непрерывном диффузионном взаимодействии между ними и может закончиться полным растворением в жидкой фазе паяемых металлов. [21]
При хранении или встряхивании жидкой амальгамы цинка с кислотой водород может выделяться также только на гладкой поверхности ртути, так как в системе отсутствуют мелкие кристаллы цинка или другого металла, которые при растворении твердого металла являются центрами для образования пузырьков водорода. [22]
Процесс контактно-реактивного плавления состоит из трех стадий: подготовительной, при которой по границе контактирующих твердых металлов возникает прослойка твердых растзсроз или интерметаллидов; появления между ними наиболее легкоплавкой жидкой фазы, и наконец, растворения твердых металлов по месту контакта в образовавшейся жидкой фазе. [23]
В зависимости от природы взаимодействующих металлов и температуры определяющими факторами второй стадии контактного плавления являются процессы, обусловленные или массо-переносом в твердую фазу через жидкую прослойку ( образование перенасыщенных твердых растворов и их последующее плавление), или растворением твердого металла в жидком. При затвердевании расплава, образовавшегося при контактном плавлении двух металлов, возникают два спая, различных как по своей природе, так и по строению. Для определения направления развития процесса контактного плавления при постоянных температуре и давлении наиболее удобным критерием является изменение свободной энергии Гиббса. [24]
 |
Расчетная схема процессов образования растворно-диф-фузионного спая. [25] |
В зависимости от природы взаимодействующих металлов и температуры нагрева лимитирующим фактором второй стадии контактного плавления являются процессы, обусловленные или массопереносом в твердую фазу через жидкую прослойку ( образование пересыщенных твердых рас творов и их последующее плавление), или растворением твердого металла в жидком. [26]
При взаимодействии расплавленного металла с другим металлом, имеющим более высокую температуру плавления и находящимся в твердом состоянии, также может происходить коррозия. Кинетика растворения твердых металлов в жидких в сильной степени зависит от температуры и характера образующихся интерметаллических соединений. [27]
В изотермических условиях скорость растворения твердого металла уменьшается во времени по экспоненциальному закону. Скорость растворения может контролироваться диффузией сквозь пограничный слой в объем жидкого металла. В этом случае перемешивание расплава интенсифицирует процесс растворения. Деформация металла, изменяя энергетический уровень атомов, также увеличивает скорость растворения. Перенос массы происходит в системах, отдельные участки которых находятся при различных температурах. В зоне с пониженной температурой раствор вследствие уменьшения растворимости становится пересыщенным, и происходит выделение кристаллов растворенного элемента. Часть выпавших кристаллов остается в холодной зоне, другая часть вместе с потоком жидкого металла вновь попадает в горячую зону. В горячей зоне растворение металла интенсифицируется, так как концентрация раствора в холодной части системы понизилась. Процесс переноса массы не замедляется в отличие от процесса растворения в изотермических условиях. Перенос массы из горячей зоны в холодную увеличивается в тех случаях, когда поверхность холодной зоны существенно выше поверхности горячей зоны, и может привести к образованию пробок. [28]
Растворно-диффузионный спай, когда основной металл и припой образуют между собой твердые растворы, если не учитывать диффузию в твердой фазе при нагреве под пайку, начинает формироваться с момента смачивания основного металла расплавом припоя. В результате протекающего при этом растворения твердого металла в жидком припое состав зоны сплавления изменяется, достигая равновесного при данной температуре, соответствующего пересечению изотермы с линией ликвидуса. В процессе растворения одновременно идет диффузия из жидкости в твердую фазу, но поскольку скорость растворения твердого металла в жидком значительно выше, чем диффузия в твердой фазе, то диффузионная зона на поверхности основного металла не образуется. С приближением состава зоны сплавления к равновесному скорость растворения основного металла замедляется, и в основном металле начинает образовываться диффузионная зона. Наиболее активная диффузия при этом протекает по границам зерен и дефектам структуры основного металла. [29]
Растворяющими средами будем считать такие, которые разрушают конструкционный материал самопроизвольным образованием жидкого раствора. Типичным примером такого разрушения является растворение твердого металла в жидком, например в расплавах щелочных металлов, применяемых в энергетических системах. В этом случае процесс растворения твердого металла происходит в результате разрыва связей между атомами в его кристаллической решетке. [30]
Страницы: 1 2 3