автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка технологии пайки прецизионных железо-никель-кобальтовых сплавов с пьезокерамикой алюминиевыми припоями

На правах рукописи

Чумаченко Галина Викторовна

Разработка технологии пайки прецизионных железо-никель-кобальтовых сплавов с пьезокерамикой алюминиевыми припоями

Специальность 05.03.06. -Технологии и машины сварочного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

■Т."/

Ростов-на-Дону 2004

Работа выполнена в Донском государственном техническом университете на кафедре «Машины и автоматизация сварочного производства».

Научный руководитель:

- доктор технических наук, профессор А.А. Чуларис

Официальные оппоненты:

- академик PATH, доктор технических наук, профессор Л.П. Мойсов

- кандидат технических наук, доцент В.Л. Ронский

Ведущее предприятие

- НКТБ «Пьезоприбор» РГУ

Защита диссертации состоится «17» февраля 2004г. в 14 часов в ауд. 252 на заседании диссертационного совета Д.212.058.01 Донского государственного технического университета (ДГТУ) по адресу: 344010, г.Ростов-на-Дону, пл.ГагаринаД.

Ваши отзывы в одном экземпляре, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря специализированного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Донского государственного технического университета.

Автореферат разослан 15 января 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук, доцент

2004-4 26924

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В приборостроительной, полупроводниковой, электровакуумной отраслях промышленности широко применяют разнородные соединения прецизионных железо-никель-кобальтовых сплавов с различными неметаллическими материалами, в частности с пьезокерамикой. Для активной телеметрии различных устройств в настоящее время используют чувствительные элементы из синтезированной пьезокерамики на основе твердого раствора цирконата титаната свинца. Надежность и долговечность металлокерамических узлов определяют надежность и долговечность приборов и устройств в целом. Поэтому получение неразъемных соединений металлов и сплавов с неметаллическими материалами является одной из наиболее сложных, ответственных и актуальных проблем.

Большой вклад в формирование научных подходов образования металлокерамических соединений внесли Казаков Н.Ф., Шор-шоров М.Х., Мусин Р.А., Метелкин И.И., Павлова М.А., Бачин В.А., Мозжухин Е.И., Петрунин И.Е., Лашко СВ., Ерошев В.К., Конюшков Г.В. и др. Одним из традиционных и наиболее перспективных способов изготовления неразъемных комбинированных соединений пьезокерамики с металлами и неметаллическими материалами является пайка. Для пайки железо-никель-кобальтовых сплавов и пьезокерамик в приборостроении применяют припои, содержащие драгоценные и редкие металлы (серебро, медь, палладий), что удорожает конструкции. В связи с этим проблема получения работоспособных паяных металлокерамических узлов с использованием в качестве припоев более дешевых и распространенных материалов является в настоящее время актуальной.

Возможность получения соединений между алюминием и ко-варовыми сплавами, представляющими собой у-твердые растворы железа, никеля и кобальта, определяется характером взаимодействия в системах ^-Ме с ограниченной растворимостью элементов друг в друге и образованием интерметаллидных фаз. Физическая картина процессов и технологическая перспективность получения растворно-диффузионных спаев с образованием-интерметаллидов сформулированы в работах научной школы кафедры «Машины и автоматизация сварочного производства» (А.А.Чуларис, В.И. Бала-

кин, М.М.Михайлова). Данная работа является продолжением и развитием разработанных этой школой положений.

Цель работы. Разработка технологии пайки прецизионных железо-никель-кобальтовых сплавов с пьезокерамикой путем установления закономерностей протекания процессов на межфазной границе в условиях капиллярной пайки алюминиевыми припоями.

Для достижения цели решались следующие задачи:

- термодинамическая оценка процессов удаления оксидной пленки с поверхностей соединяемых металлов и обоснование выбора среды пайки железо-никель-кобальтовых сплавов алюминиевыми припоями;

- исследование кинетики растекания алюминия и его сплавов-припоев на конструкционных металлах, сплавах и пьезокерамиче-ских материалах;

- комплексное металлофизическое исследование процессов структурообразования при пайке железо-никель-кобальтовых сплавов алюминиевыми припоями и установление закономерностей формирования растворно-диффузионных спаев с интерметалл идами;

- исследование влияния легирования алюминия на механизм межфазного взаимодействия алюминиевых сплавов-припоев с конструкционными материалами в условиях пайки;

- разработка технологического процесса пайки металлокера-мических узлов виброизмерительных приборов, представляющих собой соединения железо-никель-кобальтовых сплавов с пьезоке-рамикой.

Научная новизна.

1. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования алюминиевых припоев для пайки железо-никель-кобальтовых сплавов с пьезокерамикой в условиях вакуума.

2. На основе исследований капиллярных свойств алюминиевых припоев на прецизионных железо-никель-кобальтовых сплавах в условиях пайки определены кинетика растекания и факторы целенаправленного воздействия на отдельные стадии процесса: удаление оксидной пленки с поверхности основного металла и припоя (на стадии смачивания); полнота развития процессов поверхностной атомной диффузии и растворения (растекание в диапазоне температур до 1060К); реактивная диффузия и образование интер-

металлидных фаз с преимущественно столбчатой формой роста на периметре смачивания, блокирующих растекание припоя и инициирующих деградацию формы сферического сегмента капли припоя (активное растекание в интервале температур 1063-1123К).

3. Методами металлофизических исследований установлены механизмы формирования растворно-диффузионных спаев при ограниченной взаимной растворимости в системе, металл-алюминиевый припой. Показано, что никель и кобальт подложки подавляют образование опасной интерметаллидной фазы Ре2А15 и частично РеА1з, переключая атомные связи алюминия на зарождение и сдержанный рост алюминидов никеля и кобальта или интер-металлидных фаз тройного и четверного состава. Определено, что ухудшение капиллярных свойств эвтектических силуминовых припоев на железо-никель-кобальтовых сплава связано с деградацией сферической формы капли припоя в результате перестройки структуры и образования тройных и четверных интерметаллидных фаз благодаря присутствию в них кремния.

При этом на стадии смачивания (температуры до 1010К) определяющими являются атомы никеля подложки, при растекании в низкотемпературном диапазоне (перегрев до 1060К) - атомы железа (вследствие большего сродства алюминия к железу), на стадии активного растекания (1063-1123К) - атомы кобальта и никеля. Кобальт подложки наиболее активно экранирует действие кремния в силуминовых припоях доэвтектического состава, подавляя деградацию сферической формы капли припоя, и практически не препятствует деградации при достижении эвтектической концентрации кремния (11-13%).

Практическая ценность. Разработана технология и выполнена пайка алюминиевым припоем железо-никель-кобальтовых сплавов с пьезокерамикой на основе легированного твердого раствора цирконата титаната свинца. Паяные пьезочувствительные элементы использованы при выпуске пьезоэлектрических излучателей-приемников для ультразвуковых расходомеров жидких энергоносителей в НКТБ «Пьезоприбор» РГУ.

В результате выполненной работы подготовлена элементная база и намечены пути создания пьезоэлектрических излучателей-приемников для ультразвуковых расходомеров жидких энергоносителей, работоспособных в широком диапазоне температур, избыточных давлений, проникающей радиации.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях Донского государственного технического университета, семинарах кафедр «Машины и автоматизация сварочного производства» и «Автоматизация литейного производства» ДГТУ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 печатные работы.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, б глав, основных выводов по работе, списка литературы. Работа содержит страниц машинописного текста, 69 рисунков, таблиц, акт

внедрения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы диссертации, приведены основные результаты по ее решению с указанием научной новизны и практической ценности диссертационной работы.

В первой главе выполнен аналитический обзор литературных данных об используемых способах соединения пьезокерамики с металлами и сплавами. Основными из них являются склеивание, сварка и пайка. Анализ результатов этих исследований с учетом особенностей свойств пьезокерамики типа цирконата титаната свинца (ЦТС) и коваровых сплавов показал, что перспективным методом получения металлокерамических узлов из указанных материалов является пайка. Для пайки пьезокерамики с металлами используют легкоплавкие (оловянно-свинцовистые, галлиевые и др.) и тугоплавкие припои (легированные медью, титаном или цирконием серебряные припои). Применение первых ограничивает температурный интервал эксплуатации металлокерамических узлов благодаря низкой температуре распайки. Применение вторых связано с высокими температурами пайки, что приводит к нарушению стехиометрии пьезокерамики в результате испарения оксида свинца и, как следствие, к потере пьезоэлектрических свойств. Последующая поляризация паяных металлокерамических узлов приводит к созданию дополнительных напряжений в спае и снижению прочности соединений. Известно, что алюминий имеет относительно низкую температуру плавления, обладает высокой релаксационной способностью, сохраняет прочность и пластичность при отрицательных температурах, широко распространен и недорог, к тому же он об-

ладает хорошими капиллярными свойствами на никеле, кобальте и их алюминидах. Поэтому представлялось целесообразным исследовать технически чистый алюминий и его эвтектические сплавы в качестве припоев для соединения пьезокерамики с железо-никель-кобальтовыми сплавами. В литературе имеются подробные данные о взаимодействии алюминия с железом и сталями в условиях сварки и ограниченно на титане в условиях пайки. Данные об исследовании взаимодействия алюминия с железо-никель-кобальтовыми сплавами и пьезокерамикой в литературе отсутствуют.

Исходя из этого, сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе представлено материальное и методическое обеспечение работы. В экспериментальных исследованиях капиллярных свойств припоев на стадиях смачивания и растекания для раскрытия механизма этих явлений в качестве подложек использовали низкоуглеродистую сталь Ст.З, никель НП2, прецизионные сплавы Н36, Н29К18, Н38К2Д5, пьезокерамику ЦТС-83Г, в качестве припоев - алюминий АД1, алюминиевые промышленные сплавы СИЛ-0, АЛ2, припой 34А, и экспериментальные доэвтекти-ческие силуминовые припои, серебро Ср99,99, серебряные припои типа ПСр с различным содержанием легирующих элементов. Экспериментальные исследования выполняли на

специализированных газовакуумных установках, оснащенных современными приборами. В работе использовали стандартную методику лежащей капли (ГОСТ 23904-79), классические методики оценки фазово-структурной, химической и механической неоднородностей спаев путем исследования макро- и микроструктуры методами оптической (МИМ-8, СИАМС-600) и растровой электронной (РЭММА-200-1) микроскопии, количественного микрорентгеноспектрального (Camebax MS) и рентгеност-руктурного качественного фазового анализа (ДРОН-2М в отфильтрованном Ре К„- излучении), измерения микротвердости (ПМТ-3), проведения механических и специальных испытаний комбинированных соединений на отрыв и срез (FM 500), пьезоэлектрических свойств и др. Для теоретической оценки возможности и характера взаимодействия элементов припоев и паяемых материалов использовали термодинамический анализ.

В третьей главе представлены результаты исследований капиллярных свойствх алюминиевых припоев на конструкционных металлах и сплавах.

На основе теоретического анализа показано, что одним из осложнений использования алюминиевых припоев для пайки черных металлов, легированных сплавов и керамических материалов является химически и термически стойкая оксидная пленка А^Оз, образующаяся на поверхности припоя и препятствующая физическому контакту его с паяемой поверхностью. Выведены уравнения температурной зависимости давления конденсатной диссоциации оксидов алюминия и железа (таблица 1).

Таблица 1.

Температурная зависимость давления конденсатной __диссоциации оксидов _

Уравнение реакции (температура, К) Температурная зависимость давления конденсатной диссоциации оксидов 1др, Па (температура,К)

А120З,в=2А1Т,+1(502Г (298-923) 18Ро, 12,78 10180 (298) 10*8 (930)

А1203Т,=2А1Ж+1,502Г (923-1800) 59149 1ер0 = 0,55 +13.44 10180 (932) 1034 (1173)

2РеОт.= 2Ре„+ Огг (298-1642) 27,26 ¿с 1§Ро, = т +6>5 10 91 (1300)

гМОт.3 21Ч|ТВ + 02г (1000-1766) '. 25550 ,„, 'бРо, =--—+ Ю.З 109<(1300)

2СоОт, = 2СОтв +02Г (1000-1766) . 22513 т +7,53 109 8 (1300)

Результаты расчетов по приведенным в таблице уравнениям показали невозможность конденсатной диссоциации оксида алюминия в условиях пайки. В работе теоретически определена возможность растворения оксида алюминия в матричном и основном металлах в условиях вакуума.

На основе анализа выполненных расчетов и экспериментальных данных установлено, что разрушение оксидной пленки алюминия является преимущественно результатом корпоративного действия процессов термомеханического растрескивания пленки в результате разницы температурных коэффициентов линейного расширения, объемных изменений алюминия и А^Оз с ростом температуры, диспергирования и растворения оксидной пленки в расплаве

алюминия и в основном металле и частично ее испарения и сублимации. Реализация такого механизма зависит от парциального давления кислорода. Экспериментально подтверждено, что пайку алюминиевыми припоями следует проводить в вакууме с остаточный давлением газов не менее 110'2Па.

Проведенные экспериментальные исследования кинетики растекания алюминиевых припоев по низкоуглеродистой стали, никелю, инвару, железо-никель-кобальтовым сплавам показали, что на всех подложках при достижении температуры плавления припои плавились, сохраняя первоначальную форму благодаря действию корсетного эффекта оксидной пленки алюминия. При перегреве выше температуры плавления (АД1 на 40-60К; СИЛ-0 и АЛ2 на 150К; 34А' на 200К) припои сфероидизировались, оседали на подложку, смачивали ее и растекались. Первоначальное растекание припоев со скоростями 0,05-0,12 см/мин при перегреве на 10-20К замедлялось, скорости растекания уменьшались в 1,5-2 раза. Растекание технически чистого алюминия на стали и инваре с ростом температуры прекращалось, припой 34А по стали практически не растекался. При растекании силуминовых припоев на стали и всех исследованных припоев на никельсодержащих подложках наблюдалась стадия активного растекания. Силуминовые припои на стали (изотермическая выдержка при 1123К) и алюминий на никеле (перегрев выше 1060К) растекались со скоростями 0,05 и 0,06 см/мин соответственно. Скорости растекания силуминовых припоев и припоя 34А на никеле (перегрев выше 1070К) и алюминия на коваре (перегрев выше 1100К) имели величину 0,15 см/мин; в 5-6 раз больше (0,5-0,8 см/мин) была скорость растекания легированных припоев на обоих железо-никель-кобальтовых сплавах и алюминия на сплаве Н38К2Д5 (перегрев выше 1100К). На всех подложках формировались острые краевые углы смачивания (рис. 1). На железо-никель-кобальтовых сплавах растекание эвтектических силу-миновых припоев и припоя 34А сопровождалось деградацией сферической формы капли припоя: по периметру пятна смачивания перпендикулярно поверхности подложки росла и кристаллизовалась тугоплавкая фаза в виде рельефного кольца. Припой перетекал из центральной части пятна смачивания на периферию. При этом со стороны внутреннего периметра формировались краевые углы смачивания больше, чем с наружной, что связано с различи-

ем фазового состава поверхностного слоя подложки в центре пятна смачивания и на его периметре.

а) б)

Рис. 1. Зависимости изменения краевых углов смачивания алюминиевых припоев на сплавах Н29К18 (а), Н38К2Д5 (б)

В работе скорость и степень деградации формы капли припоя объясняется экранирующим действием кобальта на взаимодействие кремния припоя с никелем и железом подложки.

На основе экспериментальных данных рассчитаны скорости растекания припоев, энергии активации стадий смачивания и растекания (табл. 2, 3), величины работы адгезии алюминиевых припоев к исследованным подложкам (табл. 4).

Таблица 2.

_Энергии активации растекания алюминия АД1, кДж/моль_

Стадии растекания припоя _ Основной металл_

_ Ст.З НП2 29НК 38НКД

_Смачивание__81,5 67,7_100,6__122,2

Растекание в инерционном режиме 8,2___§¿9__19,03__24,9

Активное растекание - 35,2 275,3 274,4

Таблица 3.

Энергии активации растекания алюминиевых припоев, Дж/моль

Растекание Основной металл

Ст.З НП2 29НК 38НКД

АЛ 2 34А АЛ 2 34А АЛ 2 34А АЛ2 34А

область низких температур . 70,7 118,2 30,8 30,8 28,6 36,1 34,5 200,5

область высоких температур 2,9 23,7 122,7 89,1 275,3 204,2 297,5

Работа адгезии, мДж/м3

Таблица 4.

Припой

Основной металл

Ст.З НП2 29НК 38НКД

А95 1632 1824 1846 1860

СИЛ-0 (А/12) 1517(1618) 1567 1637 1650

34А 1223 1694 1687 1698

Четвертая глава посвящена исследованию взаимодействия на межфазной границе. В работе описаны механизмы формирования спаев алюминиевых припоев с исследованными подложками.

Металлофизическое исследование зоны, взаимодействия исследованных подложек с алюминиевыми припоями показали, что на границе алюминий - основной металл (подложка) формируются реактивно-диффузионные спаи с образованием интерметаллидных фаз. Состав интерметаллидных фаз, характер их роста на межфазной границе и форма выделения в припое определяются химическим составом основного металла и припоя. Толщина переходной зоны и величины микротвердости фаз, образующихся на межфазной границе и в припое, приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Характеристика спаев исследованных подложек

с алюминиевыми припоями_

Основной металл-припой Толщина переходного слоя, мкм Микротвердость, МПа

фаза со стороны подложки фаза со стороны припоя (в припое) матрица припоя

СТ.З-АД1 450-500 7000-7500 6000-6500 450-650

Ст.З-СИЛ-0 250 6300-10200 (1900) 600-900

Ст.3-34А *** 4600-5400 6500-9000 нет

НП2-АД1 250 6300-7500 4300 440-560

НП2-СИЛ-0 30 - - 7500-9000 1000-1500

НП2-34А 40 - (9000-9100) нет

Н29К18-АД1 150 '6000-8200 1600-2300 (3150-4000) 380-740

Н29К18-СИЛ-0 * 45 6300 (4050-5400) 500-800

Н29К18-СИЛ-0 ** *** 7500-12700 2100 нет

Н29К18-34А 500 4640-7500 1200-2500 нет

Н38К2Д5-АД1 130 5380-7500 3550-4600 1080-2060

Н38К2Д5-СИЛ-0 * 50 - 3600-5300 800-1700

Н38К2Д5-СИЛ-0** *»* 9100-12000 4700 1350-1900

Н38К2Д5-34А 500 4640-7500 4040-6300 нет

*-до деградации; **-после деградации; ***-вся толщина припоя.

На стали при взаимодействии с алюминием АД1 наблюдается ячеистый рост интерметаллидной фазы РвгА^, прорастающей в сталь выступами на глубину 500 мкм, в припое кристаллизуется фаза РеА1з в виде игл, направленных под большим углом к подложке и пронизывающих всю толщину капли припоя. На всех остальных образцах в спае образуется двухфазная переходная зона, имеющая ровную четкую границу с основным металлом, что свидетельствует о ее образовании в результате реактивной диффузии. Со стороны припоев фазы с ячеистой формой роста кристаллизуются в виде островковых или иглообразных включений, направленных в сторону припоя почти под прямым углом к подложке. Количество включений интерметаллидных фаз в припое, температура ее кристаллизации и скорость роста определяют степень растекания припоев и степень деградации сферической формы капли припоя после растекания (ухудшение растекания).

При пайке алюминием железо-никель-кобальтовых сплавов (содержащих более 50% Ре) образования фазы РегА^ не происходит, в переходной зоне образует четверная фаза (Ре,Со,N1^9 нестехиометрического состава. При переходе от подложки к припою уменьшается содержание никеля в переходном слое, содержание алюминия увеличивается. Со стороны припоя фаза обогащена железом. Сканограммы распределения элементов в поперечном сечении зоны взаимодействия ковар Н29К18 -алюминия АД1 представлена на рис.2.

Согласно результатам

рентгенофазового анализа (рис.3), в переходном слое сплав Н38К2Д5 -алюминий больше алюминидов железа и никеля, а в переходном слое на сплаве Н29К18 больше алюминидов кобальта. При пайке силумино-выми припоями в переходной зоне образуется еще фаза А^^Ре,

-►

Расстояние, мкм

Рис. 2. Распределение элементов в поперечном сечении зоны взаимодействия Н29К18-АД1

при пайке припоем 34А фаза СиА^. Микротвердость фаз на образцах с силуминовыми припоями повышается благодаря присутствию в них кремния

58 56 Ковар Н29К18

58 56 Припой АД1

58 56 Припой СИЛ-0

60 58 56 20 Припой 34А

Рис. 3. Фрагменты рентгенограмм железо-никель-кобальтовых сплавов и их спаев с исследованными припоями

Механизм образования спая при пайке железо-никель-кобальтовыми сплавов алюминиевыми припоями может быть представлен следующим образом. При взаимодействии алюминиевых

расплавов со сплавами Н29К18 и Н38К2Д5, представляющими собой у-твердые растворы никеля и кобальта в железе, диффузия элементов припоев протекает преимущественно по межзеренным границам. Растворение элементов припоя в основном металле и образование интерметаллидных фаз при достижении критической концентрации в результате реактивной диффузии сопровождается локальным повышением температуры на границах зерен, что способствует диспергированию подложки в расплаве, и как следствие к увеличению площади взаимодействия основного металла с алюминиевым расплавом. В результате композиционирования припоя продуктами диспергирования подложки повышается его вязкость. Растворение элементов основного металла в расплаве приводит к повышению его поверхностного натяжения, что сдерживает растекание в области низких температур. Рост температуры и достижение критической концентрации элементов в расплаве способствует активному взаимодействию образующихся в расплаве интерметаллидных фаз с расплавом, благодаря чему припой растекается по подложке с высокой скоростью. К моменту активного растекания легированных припоев на поверхности подложки образуется фаза, которая блокирует взаимодействие элементов припоя и подложки. Благодаря этому после растекания припой активно взаимодействует с железо-никель-кобальтовым сплавом на периметре пятна смачивания, в кольцевой зоне, за границей образовавшейся на подложке интерметаллидной фазы. По периметру пятна смачивания концентрация элементов подложки в интерметаллидной фазе-дос-тигает критической и начинается кристаллизация этой тугоплавкой фазы в направлении, перпендикулярном подложке, при температуре пайки. Направленная кристаллизация сдерживает дальнейшее растекание припоя по подложке и приводит к оттоку расплава из центральной части за счет капиллярных сил и градиента концентрации. Капля припоя, имеющая при растекании форму сферического сегмента, принимает форму рельефного кольца на поверхности подложки. В центральной части образовавшегося кольца толщина припоя уменьшается, на образцах с припоем 34А остается лишь тонкая пленка, представляющая собой интерметаллидную фазу. Этот механизм ухудшения смачивания и замедления растекания, названный нами деградацией сферического сегмента капли припоя, наступает при температурах выше 1060К и присущ эвтек-

тическим силуминовым (11-13% Si) и алюмомеднокремниевому 34А (6%Si, 28%Cu) припоям.

Пятая глава посвящена исследованию процессов, протекающих при пайке пьезокерамики типа ЦТС с алюминиевыми припоями. В работе выполнен термодинамический анализ химического взаимодействия оксидов пьезокерамики типа ЦТС с алюминием, а также с кремнием и медью - легирующими элементами алюминиевых припоев. Полученные уравнения температурной зависимости изменения изобарных потенциалов реакций, описывающих возможные процессы взаимодействия, представлены в таблице 5.

Анализ приведенных данных показал, что в процессе пайки пьезокерамики типа ЦТС алюминиевыми припоями возможно химическое взаимодействия оксидов пьезокерамики с элементами припоев. При этом возможно восстановление алюминием оксидов свинца, в меньшей степени оксидов титана и маловероятно восстановление оксидов циркония пьезокерамики. При пайке припоями системы A!-Si возможно образование сложных силицидов без восстановления оксидов свинца. Взаимодействие меди с оксидами пьезокерамики возможно, но в меньшей степени.

Экспериментальными исследованиями взаимодействия алюминиевых припоев с пьезокерамикой типа ЦТС подтверждена возможность образования паяного соединения при использовании в качестве припоев алюминия и эвтектических силуминовых сплавов. На основе металлофизических исследований зоны взаимодействия определено, что при пайке пьезокерамики типа ЦТС алюминиевыми припоями происходит растворение свинца и титана пьезокера-мики в припое. Испытания на отрыв показали, что прочность соединения пьезокерамики с силуминами выше, чем с алюминием. По возрастанию степени сцепления с пьезокерамикой алюминиевые припоя располагаются в ряд: припой 34А, алюминий АД1 (А95), СИЛ-0 (АЛ2). Разрушение образцов, паянных алюминием, происходило с локальными вырывами пьезокерамики, паянных силуминами - по пьезокерамике. Благодаря влиянию кремния припой в меньшей степени обогащается кислородом и, как следствие, снижается толщина и сплошность оксидной пленки алюминия на припое. Это способствует более интенсивному установлению физического контакта между паяемыми материалами и создает условия для формирования спая. Несмотря на вероятность реакции с восстановлением свинца из его оксида, этот путь недопустим из-за сильного наруше-

ния состава пьезокерамики. Предпочтительна реакция комплексо-образования, тем более что одна из них имеет самую большую величину энергии Гиббса (Д6юоо=-1416 кДж/моль).

Таблица 5.

Термодинамическая оценка взаимодействия

пьезокерамики с элементами припоев_

Реакция1 (температура, К) Температурная зависимость изобарного потенциала реакции AGiooo, кДж/моль

2А1+ЗРЬ0=А1203+ЗРЬ (762-1159) Д G1 = -999400 + 254.517"- 79.15Г lg Г + 35.589 Ю^Т2 + + 15 -105 7""' -945,3

4AI+3Ti02=2AI203+3Ti (931,7-1155) AG' = -332900 - 78,74Т + + 134.68Г Ig Г -16.752 10-3Г2 + + 2.898 -Ю'Г"1 -24,1

4AI+3Zr02=2AI203+3Zr (931,7-2000) ДО' = -43100 - 289 Т + + 133.48Г tg Т- 16.752 - Ш'5Г! + + 18.648 Ю'Г"1 53,5

2Pb0+Si=2Pb+Si02 (762-1159) &G т = -441300 + 55.837"--28.2674g Т + 14.8-10 Т1 + -ь 3,3 -10 " Г -455,12

Pb0+Si+02=Pb0-Si02 (762-1159) AG7 =-603505 + 18,87" + + 59.417" lg Т + 14,655 •10'37';-—1.9-10*7 -392,0

2Pb0+Si+02=2Pb0-Si02 (762-1159) AG1 = -650703 + 61,04 7"- 283.877" lg 7" + 29.31 • 10~37° + + 3.810,7"1 -1416

Pb0+2Cu=Cu20+Pb (298-1357) ДС,7, = 52428 -12,97"- 27,38rig Г+ 14,655-Ю-'Г2--1,910'Г"1 -28,15

Исследованиями паяных металлокерамических соединений пьезокерамики ЦТС-83Г с железо-никель-кобальтовыми сплавами подтверждена возможность использования в качестве припоя технически чистого алюминия. Получение паяного металлокерамиче-

ского соединения при использовании алюминия в качестве припоя обеспечивается формированием узкой зоны взаимодействия алюминия с коваром, благоприятной формой выделения интерметал-лидной фазы в припое, наличием взаимодействия между пьезоке-рамикой и алюминием и, в большей степени, наличием алюминиевой прослойки, обеспечивающей релаксацию напряжений в паяном соединении. Прочность паяного алюминием соединения пьезокера-мики с железо-никель-кобальтовыми сплавами определяется степенью сцепления алюминия с пьезокерамикой и визуально характеризовались локальными вырывами пьезокерамики.

Шестая глава посвящена разработке технологии пайки ко-вара Н29К18 с пьезокерамикой ЦТС-83Г.

Комплексный анализ свойств пьезокерамики, конструкции пьезодатчиков и требований к их эксплуатационным свойствам показал, что для соединения конструктивных элементов пьезопреоб-разователей требуется разработка специальных технологических приемов, обеспечивающих герметичность, термическую и радиационную стойкость изделий в заданных условиях эксплуатации. Поскольку пьезоэлемент имеет серебряный токосъемник, сформированный вжиганием серебряной пасты, адгезионная прочность припоя должна быть не менее адгезионной прочности серебряного покрытия. Минимальная температура, при которой испарение оксида свинца в вакууме влияет на стехиометрию состава пьезоэлемента, составляет 913-943К при давлении 1,33-10"2 Па. Учитывая требования к соединению пьезоэлемента с протектором, пайка экспериментальных образцов пьезодатчиков проводилась с использованием алюминиевых и для сравнения серебряных палладий содержащих припоев.

Экспериментальными исследованиями припоев типа ПСр с различным процентным содержанием серебра и палладия, имеющими температуры плавления до 943К, установлено, что указанные припои не могут обеспечить надежное соединение пьезоэлемента и ковара, так как начинают вступать во взаимодействие с электродом пьезоэлемента, а полученные соединения теряют адгезионную прочность при поляризации пьезокерамики. При использовании в качестве припоя серебряной фольги присутствие серебряной прослойки в конструкции обеспечивало локализацию механических напряжений при поляризации с полным сохранением всех электро-

физических параметров пьезоэлемента в рабочем диапазоне температур, но прочность соединения оставалась невысокой.

Принимая во внимание, что для сохранения стехиометрии твердого раствора пьезокерамики ЦТС-83Г нагрев ее можно проводить до 943К, а оптимальные условия смачивания и растекания алюминиевых припоев на поверхности коваровых сплавов соответствуют температурам выше 1000К, пайку пьезочувствительного элемента из пьезокерамики ЦТС-83Г с протектором из коварового сплава Н29К18 алюминиевым припоем проводили в две стадии: сначала выполняли облуживание коварового протектора алюминием, а затем осуществляли пайку облуженного протектора с пьезо-элементом.

Технология пайки моделей пьезомодулей была следующей. Для облуживания коварового протектора на его поверхность помещали алюминиевую шайбу толщиной 1 мм и осуществляли нагрев до 1073К со скоростью 30 К/мин. После изотермической выдержки в течение 15 минут протектор охлаждали вместе с печью. Облужи-вание проводили в вакууме с остаточным давлением газов не менее 1102 Па. Затем облуженную поверхность полировали, обезжиривали и обезвоживали. Затем производили сборку металлокерамиче-ского узла. На облуженную поверхность протектора укладывали пьезоэлемент таким образом, чтобы вожженный серебряный слой примыкал к облуженному слою протектора. Для предотвращения смещения деталей относительно друг друга металлокерамический узел зажимали в молибденовой струбцине. Для активирования процесса взаимодействия к металлокерамическому узлу прикладывали давление 0,2 МПа. Собранный таким образом металлокерами-ческий узел помещали в вакуумную установку для пайки. Нагрев осуществляли в печи сопротивления в вакууме с остаточным давлением газов 1102 Па со скоростью 20 К/мин до температуры 1000К. Проводили изотермическую выдержку в течение 15 минут. Скорость охлаждения после пайки составляла 8 К/мин:

Результаты испытаний механических и пьезоэлектрических свойств макетов пьезомодулей показали, что изготовление пьезо-датчиков, чувствительный элемент которых выполнен из пьезоке-рамики ЦТС-83Г, а протектор из коварового сплава Н29К18, пайкой алюминиевым припоем по разработанной технологии обеспечивает получение стабильных эксплуатационных свойств (электрическая емкость С=870 пФ, тангенс угла диэлектрических потерь 2,8%, со-

противление изоляции Киз=1,7-1010 Ом, пьезоэлектрическая чувствительность в квазистатическом режиме 314 пК/Н, амплитудно-частотные характеристики, удельная чувствительность в режиме излучение-прием напряжением 10 В на частоте 650 кГц при гармоническом возбуждении 15,5 мВ, при импульсном возбуждении 3,2 мВ). Чувствительноый элемент модуля преобразователя, выполненного пайкой алюминиевым припоем, имеет достаточную определенность амплитудно-частотной характеристики (рис. 4) в диапазоне 600-700 кГц. Соотношение минимальной и максимальной амплитуды составляет 30-40%, что позволяет практически вести обработку сигнала.

а б

Рис. 4. Паяный пьезочувствительный элемент (а) и его амплитудно-частотная характеристика (б)

Разработанная технология была использована для создания пьезоэлектрических излучателей-приемников для ультразвуковых расходомеров жидких энергоносителей, работоспособных в широком диапазоне температур, избыточных давлений, проникающей радиации в опытном производстве НКТБ «Пьезоприбор» РГУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разрушение оксидной пленки алюминия, препятствующей установлению физического контакта между алюминиевым припоем и железо-никель-кобальтовыми сплавами, является результатом корпоративного действия процессов термомеханического растрескивания пленки преимущественно в результате разницы температурных коэффициентов линейного расширения, объемных изменений алюминия и А1гОз с ростом температуры, диспергирования и

растворения оксидной пленки в расплаве алюминия и в основном металле, частичного ее испарения и сублимации. Реализация такого механизма зависит от парциального давления кислорода. Экспериментально установлено, что пайку алюминиевыми припоями следует проводить в вакууме с остаточным давлением газов не менее 110"2Па.

2. На основе экспериментальных исследований кинетики растекания алюминиевых припоев по низкоуглеродистой стали, никелю, инвару и прецизионным железо-никель-кобальтовым сплавам установлены зависимости изменения конечных краевых углов смачивания от температуры, рассчитаны скорости растекания припоев, энергии активации смачивания и растекания припоев, величины работы адгезии алюминиевых припоев к исследованным подложкам. Наибольшую величину работы адгезии к исследованным подложкам имеет технически чистый алюминий (1632; 1824; 1846; 1860 мДж/м2 к стали, сплавам Н29К18, Н38К2Д5, никелю соответственно). Работа адгезии алюминиевых сплавов-припоев к железо-никель-кобальтовым сплавам увеличивается в ряду припой 34А, СИЛ-0 (АЛ2), алюминий АД1. Установлено, что процесс растекания алюминиевых припоев по исследованных подложкам является ак-тивационным процессом и протекает в несколько стадий. На стадии смачивания лимитирующим процессом является удаление оксидных пленок, присутствующих на поверхности подложек и преимущественно на поверхности алюминиевого припоя. На стадии растекания в области относительно низких температур лимитирующими являются процессы растворения и атомной диффузии на межфазной границе расплав припоя - твердый основной металл. В области относительно высоких температур лимитирующим процессом является реактивная диффузия, сопровождающаяся образованием интер-металлидных фаз в зоне взаимодействия припоя с подложкой.

3. На основе комплексного металлофизического исследования зоны взаимодействия с алюминиевыми припоями установлен и описан механизм формирования спаев. На всех подложках формируются растворно-диффузионные спаи с образованием интерметаллид-ных фаз. Состав интерметаллидных фаз, характер их роста на межфазной границе, форма выделений в припое и скорость роста определяются химическим составом основного металла и припоя. Установлено, что при пайке железо-никелевых-кобальтовых сплавов алюминиевыми припоями на стадии смачивания взаимодейст-

вие определяет никель, а на стадии растекания влияние никеля подавляется железом вследствие более высокого сродства алюминия к железу при повышенных температурах. Присутствие в сплавах кобальта экранирует взаимодействие кремния силуминового припоя с никелем и железом подложки, подавляя процесс деградации капли припоя, только при малом содержании кремния. При взаимодействии с эвтектическими силуминовыми сплавами, содержащими 10-13% Si, для подавления процесса образования новой фазы, приводящей к деградации капли припоя, кобальта в подложке уже недостаточно.

На всех исследованных подложках сдерживающим фактором растекания алюминиевых припоев является направленная кристаллизация тугоплавкой интерметаллидной фазы в припое перпендикулярно к подложке.

4. Легирование алюминия кремнием и медью меняет кинетику растекания припоев: повышается температура смачивания на всех подложках благодаря блокированию растворения оксидной пленки алюминия в расплаве припоя, сдерживается растекание припоев в области относительно низких температур, увеличивается энергии активации растекания припоев на железо-никель-кобальтовых сплавах в области относительно высоких температур. При этом меняется состав образующихся в зоне взаимодействия и в припое ин-терметаллидных фаз (повышается их микротвердость, температура плавления, условия смачивания и растекания). Обнаруженное явление деградации капли припоя после стадии активного растекани связано с направленным ростом и кристаллизацией интерметал-лидной фазы преимущественно в области периметра пятна смачивания перпендикулярно поверхности подложки и изменением смачиваемости подложки расплавом припоя (лучшей на периметре растекания и ухудшившейся в центре пятна смачивания).

5. При взаимодействии алюминиевых припоев с пьезокерами-кой типа ЦТС наилучшими капиллярными свойствами обладают эвтектические силуминовые припои. На пьезокерамике с силумино-выми припоями формируются конечные краевые углы смачивания 0<9О°. По возрастанию степени сцепления с пьезокерамикой алюминиевые припоя располагаются в ряд: припой 34А, алюминий АД1 (А95), СИЛ-0 (АЛ2).

6. В работе показано, что получение работоспособных соединений ковара Н29К18 с пьезокерамикой ЦТС-83Г при пайке техни-

чески чистым алюминием обеспечивается наличием прослойки алюминия, обладающего высокой релаксационной способностью, что снижает напряжения в спае как после пайки, так и после поляризации паяных пьезоэлементов.

На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработан технологический процесс получения паяных алюминием разнородных соединений пьезокерамики ЦТС-83Г с коваром Н29К18. Предложено пайку пьезодатчиков алюминием проводить в две стадии: сначала выполнять облуживание коваро-вого протектора алюминием, а затем осуществлять пайку протектора с пьезоэлементом. Разработанная технология использована в опытном производстве НКТБ «Пьезоприбор» РГУ для пайки пьезо-чувствительных элементов пьезоэлектрических излучателей-приемников для ультразвуковых расходомеров жидких энергоносителей, работоспособных в широком диапазоне температур, избыточных давлений, проникающей радиации.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих научных работах:

1. Чуларис А.А., Михайлова М.М., Томашевский В.М., Чума-ченко Г.В., Моисеенко В.П. О некоторых свойствах интерметаллид-ных фаз и путях создания работоспособных комбинированных соединений с ограниченной взаимной растворимостью // Сварные конструкции и технология их изготовления.- Ростов-н/Дону: Изд. центр ДГТУ, 1998.- С.43-55.

2. Чуларис А.А., Чумаченко Г.В., Михайлова М.М. Кинетика растекания алюминия по стали в условиях пайки / Вестник ДГТУ, т.2, №4, 2002. - С.363-369.

3. Чуларис А.А., Чумаченко Г.В., Михайлова М.М. Растекание алюмокремниевых сплавов по стали в условиях пайки / Вестник ДГТУ, т.З, №3 (17), 2003.- С.344-350.

4. Чуларис А.А., Чумаченко Г.В. Кинетика растекания алюминиевых припоев на железо-никель-кобальтовых сплавах / Вестник ДГТУ, т.ч, 2004.- 35/'

ЛР №04779 от 18.05.01. В набор 12.01.04. В печать 13.01.04. Объем 1,4 усл.п.л., 1,3 уч.-изд.л. Офсет. Формат 60x84/16. Бумага тип. №3. Заказ №2. Тираж 100.

Издательский центр ДГТУ

Адрес университета и полиграфического предприятия: 344010, г. Ростов-на-Дону, пл.Гагарина,1

». 1896

(

РНБ Русский фонд

2004-4 26924

Введение

1. Способы соединения пьезокерамики с металлами

1.1. Клеевые соединения металлокерамических узлов

1.2. Получение сварных металлокерамических узлов

1.3. Способы получения паяных металлокерамических узлов

1.4. Свойства пьезокерамики

1.5. Свойства коваровых сплавов

2. Методика проведения исследований 44 2.1. Применяемые материалы

2.2. Методика исследования капиллярных свойств алюминиевых припоев

2.3. Методы металлофизических исследований свойств комбинированных соединений

3. Исследование капиллярных свойств алюминиевых припоев

3.1. Обоснование выбора среды пайки

3.2. Кинетика растекания алюминия по низкоуглеродистой стали

3.3. Кинетика растекания алюминия по никелю и инвару

3.4. Кинетика растекания алюминия по железо-никель-кобальтовым сплавам

3.5. Влияние легирования на капиллярные свойства алюминия 84 Выводы к главе

4. Исследование взаимодействия на межфазной границе

4.1. Взаимодействие на границе алюминиевые припои - сталь

4.2. Взаимодействие алюминиевых припоев с никелем

4.3. Взаимодействие алюминиевых припоев с железо-никель-кобальтовыми сплавами Выводы к главе

5. Исследование процессов, протекающих при взаимодействии пьезокерамики типа ЦТС с расплавами металлов и сплавов

5.1. Термодинамический анализ взаимодействия пьезокерамики типа ЦТС с алюминиевыми припоями

5.2. Термодинамическая оценка взаимодействия пьезокерамики типа ЦТС с серебром

5.3. Исследование процессов взаимодействия припоев с пьезокерамикой типа ЦТС

5.4. Исследование возможности получения паяного соединения пьезокерамики типа ЦТС с коваровыми сплавами

Выводы к главе

6. Разработка технологии пайки ковара Н29К с пьезокерамикой ЦТС-83Г

6.1. Анализ эксплуатационных требований к пьезоэлектрическим преобразователям и особенностей их конструкции

6.2. Технология изготовления пьезочувствительных элементов

6.3. Исследование характеристик макетов преобразователей 190 Выводы к главе

В приборостроении, электронной, авиационной и других отраслях промышленности в ряде конструкций для получения оптимальных эксплуатационных свойств широко используются соединения разнородных материалов. В 90-е годы XX столетия появились разработки новых неметаллических материалов аналогичных по свойствам керамикам. Оригинальные физико-механические свойства этих новых материалов обусловлены наличием в них преимущественно ионного типа связи между атомами с различной долей ко-валентной и металлической составляющих. Наряду с разработкой новых неметаллических материалов, в том числе и керамик со специальными свойствами, возникла необходимость создания их соединений с различными конструкционными металлами и сплавами. Применение комбинированных соединений из разнородных металлов, сплавов и неметаллических материалов позволяет реализовать оптимальные свойства обоих материалов, составляющих конструкцию; повысить эксплуатационные нагрузки и несущую способность как отдельных элементов, так и конструкции в целом; снизить массу и повысить коррозионную стойкость конструкций из разнородных материалов; повысить экономические показатели, связанные с ресурсосбережением, как в процессе изготовления, так и в процессе эксплуатации комбинированных конструкций.

Вместе с тем изготовление металлокерамических узлов связано с рядом трудностей, обусловленных различием свойств металлов, сплавов и неметаллических материалов, входящих в соединение. Основными из них являются следующие:

- различие температур плавления и рекристаллизации соединяемых материалов;

- несоответствие величин термических коэффициентов линейного расширения, вызывающее напряженно-деформированное состояние в соедиф нении;

- различие величин теплоемкостей и теплопроводностей, искажающее температурные поля и приводящее к физической неоднородности в зоне соединения;

- различие диффузионной подвижности взаимодействующих металлов, вызывающее химическую и фазово-структурную неоднородность в зоне соединения, результатом которой является образование интерметаллидов;

- различие величин удельных электросопротивлений и магнитных свойств;

- различие поверхностных свойств твердых металлов и сплавов и ка-^ пиллярных свойств расплавов в условиях формирования комбинированного соединения;

- различные металлофизические аспекты, обусловливающие протекание процессов образования соединений из разнородных материалов определенного фазово-структурного состава и обеспечивающие получение соединений с требуемым уровнем технологических и эксплуатационных свойств.

Поэтому получение неразъемных соединений материалов с металлами является в настоящее время одной из наиболее сложных и ответственных стадий технологического процесса, во многом определяющих надежность и долговечность приборов и устройств, содержащих металлокерамические узлы и одной из актуальных проблем современного производства.

Выбор способа изготовления комбинированного соединения определяется как свойствами материалов, из которых изготавливается узел, так и требованиями к технологичности и эксплуатационным свойствам изделия. Условия, необходимые для соединения неметаллических материалов, отличаются от условий соединения разнородных металлов. Природа самих соединяемых материалов определяет тип связи, возникающей в соединении. Поэтому в зависимости от физико-химических свойств соединяемых материалов могут изменяться условия и параметры технологических процессов. Большой вклад в формирование научных подходов образования металлоке-рамических соединений внесли Казаков Н.Ф., Шоршоров М.Х., Мусин Р.А., Метелкин И.И., Павлова М.А., Бачин В.А., Мозжухин Е.И., Петрунин И.Е., Лашко С.В., Ерошев В.К., Конюшков Г.В. и др.

Для активной телеметрии различных устройств в последнее время используют чувствительные элементы из синтезированной пьезокерамики на основе твердого раствора цирконата титаната свинца (ЦТС). Неразъемные комбинированные соединения пьезокерамики с металлами и неметаллическими материалами изготавливают склеиванием, диффузионной (или термокомпрессионной) сваркой, пайкой. Применение клеевых и сварных соединений ограничивается температурными режимами эксплуатации изделий, требованиями герметичности и низкого газовыделения, механической прочностью керамики, геометрическими параметрами соединений. Поэтому для изготовления металлокерамических узлов из железо-никель-кобальтовых сплавов и пьезокерамик представляется наиболее перспективным применение пайки. Используемые в промышленности технологические приемы соединения пьезокерамики с металлами разработаны для конкретных условий эксплуатации изделий. При этом для пайки пьезокерамики с прецизионными железо-никель-кобальтовыми сплавами традиционно применяют припои, содержащие драгоценные и редкие металлы (серебро, медь, палладий), что удорожает конструкции и ограничивает ресурс работы благодаря низким эксплуатационным свойствам получаемых соединений. В связи с этим проблема получения работоспособных паяных металлокерамических узлов с использованием в качестве припоев более дешевых и распространенных материалов является в настоящее время актуальной.

К числу элементов, широко распространенных в земной коре, принадлежит алюминий. Его сплавы применяются в различных отраслях техники в качестве конструкционных материалов, покрытий, в составе комбинированных соединений. В связи с этим подробно исследованы процессы твер-^ дофазного взаимодействия алюминия с металлами семейства железа и твердо-жидкофазного взаимодействия в условиях сварки, алитирования и очень ограниченно в условиях пайки. Взаимодействие алюминия с железо-никель-кобальтовыми сплавами до настоящего времени не исследовалось. Известно, что никель и кобальт предотвращают образование фазы Fe2Al5, которая является основным препятствием получения работоспособного соединения железа с алюминием, и увеличивают инкубационный период роста интерметал-лидной прослойки в условиях сварки и твердофазного взаимодействия легированных сталей с алюминием. В свою очередь алюминий плохо смачивает алюминиды железа, но хорошо смачивает и растекается по алюминидам никеля и кобальта. Эти факты свидетельствуют в пользу возможности использования алюминия в качестве припоя при пайке железо-никель-кобальтовых сплавов.

На капиллярные свойства алюминия при его взаимодействии с железом и сталями положительно влияет легирование алюминия кремнием. Присутствие кремния в алюминиевых сплавах тормозит дендритный рост интер-металлидной фазы на границе взаимодействия благодаря образованию тройного интерметаллида и изменению характера диффузии алюминия и железа на межфазной границе. В некоторых случаях металлом-посредником, воздействующим на транспортные реакции как в твердой, так и в жидкой фазах, может являться медь. Поэтому представляется целесообразным исследование в качестве припоев наряду с алюминием сплавов систем Al-Si и Al-Cu-Si, # близких по составу к эвтектическим, так как эвтектические сплавы обладают в соответствующих системах низкими температурами плавления, наиболее высокими смачивающей способностью и растекаемостью.

Возможность получения соединений между алюминием и коваровыми сплавами, представляющими собой у-твердые растворы железа, никеля и кобапьта, определяется взаимодействием в двойных Al-Fe, Al-Co, Al-Ni и более сложных системах Al-Fe-Ni, Al-Fe-Co, Al-Fe-Co-Ni. Эти системы относятся к системам с ограниченной растворимостью металлов друг в друге, в которых образуется ряд интерметаллических фаз. Поэтому при пайке железо-никель-кобальтовых сплавов алюминием следует ожидать образования растворно-диффузионных спаев. Физическая картина процессов и технологическая перспективность получения растворно-диффузионных спаев сформулированы в работах научной школы кафедры «Машины и автоматизация сварочного производства» (А.А.Чуларис, В.И. Балакин, М.М.Михайлова). Вместе с тем ряд вопросов, связанных с характером образования спаев в системах алюминий - железо-никель-кобальтовый сплав, не может быть решен без специальных теоретических и экспериментальных исследований. Данная работа является-продолжением и развитием разработанных этой школой положений*.

Разобраться в механизме образования интерметаллидных фаз в такой I сложной системе как апюминий-ковар напрямую не представляется возможным. Поэтому исследовали механизм формирования спаев в контакте алюминия не только с пьезокерамикой и прецизионными железо-никель-кобальтовыми сплавами, но и с низкоуглеродистой сталыо, никелем и инваром, представляющим собой у-твердый раствор железа с никелем.

В работе показана принципиальная возможность использования алюминиевых сплавов в качестве припоев для железо-никель-кобальтовых сплавов и при производстве металлокерамических соединений. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана технология изготовления пьезоэлемента, представляющего собой паяное алюминиевым припоем соединение деталей из пьезокерамики ЦТС-83Г и железо-никель-кобальтового сплава (ковар).

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Теоретически на основе термодинамических расчетов различных вариантов взаимодействия в системе металл-припой-среда, пьезокерамикаприпой-среда в приближении формирования адгезионной связи в условиях ограниченной взаимной растворимости впервые доказана возможность ис-9 пользования алюминиевых припоев для пайки сочетания металлпьезокерамика в условиях вакуума.

2. Впервые исследованы капиллярные свойства алюминиевых припоев на железе (стали), никеле, инваре, прецизионных железо-никель-кобальтовых сплавах в условиях пайки и определены факторы целенаправленного воздействия на отдельные стадии протекающих процессов.

Показано, что при смачивании исследованных металлов и сплавов алюминиевыми припоями на начальной стадии лимитирующим процессом является удаление оксидной пленки преимущественно с поверхности припоя. В низкотемпературном диапазоне растекания механизм определяется полнотой развития процессов поверхностной атомной диффузии и растворения, а в высокотемпературном - реактивной диффузией и образованием при достижении критической концентрации интерметаллидных фаз с преимущественно столбчатой формой роста на периметре растекания, блокирующих растекание припоя и инициирующих отток припоя из центра пятна растекания к его периферии, вызывая деградацию сферического сегмента капли припоя.

3. При взаимодействии алюминиевых припоев с коваровыми железо-никель-кобальтовыми сплавами в процессе смачивания в низкотемпературном диапазоне определяющими являются атомы никеля подложки, а при растекании в высокотемпературном диапазоне — атомы железа вследствие большего сродства алюминия к железу. Кобальт подложки наиболее активно экранирует действие кремния в силуминовых припоях доэвтектического соста

• ва, подавляя деградацию сферической формы капли припоя, и практически не препятствует деградации при достижении эвтектической концентрации кремния (11-13%).

Рассчитанные величины работы адгезии и энергии активации смачивания и растекания алюминиевых припоев можно расположить в ряд активности в направлении роста этих показателей: эвтектические сплавы-припои СИЛ-0 и AJ12 (Al-Si), припой 34А (Al-Cu-Si), технически чистый алюминий.

4. Методами металлографических исследований сформировавшихся растворно-диффузионных спаев при ограниченной взаимной растворимости в системе металл-алюминиевый припой установлено, что никель и кобальт подложки подавляют образование опасной интерметаллидной фазы Fe2Al5 и частично FeAb, переключая атомные связи алюминия на зарождение и сдержанный рост алюминидов никеля и кобальта или интерметалл ид ных фаз тройного и четверного состава. Кремний ухудшает капиллярные свойства алюминиевых сплавов-припоев, вызывая задержку растекания в результате дегрдации сферической формы капли припоя.

Практическая ценность. Впервые установлена принципиальная возможность пайки алюминиевым припоем железо-никель-кобальтовых сплавов с пьезокерамикой на основе легированного твердого раствора цирконата ти-таната свинца. Получение работоспособного металлокерамического соединения при пайке алюминиевым припоем обеспечивается на фоне близости температурных коэффициентов линейного расширения пьезокерамики и ковара и наличием в спае прослойки алюминия, обладающей высокой релаксационной способностью, что позволило снизить напряжения как после пайки, так и после поляризации паяного чувствительного элемента пьезопреобразователя. Результаты проведенных исследований легли в основу разработки технологии соединения пьезоэлемента из пьезокерамики ЦТС-83Г с протектором из сплава Н29К18 алюминиевым припоем. В результате выполненной работы подготовлена элементная база и намечены пути создания пьезоэлектрических излучателей-приемников для ультразвуковых расходомеров жидких энергоносителей, работоспособных в широком диапазоне температур, избыточных давлений, проникающей радиации.

Разработки, выполненные в диссертационной работе, внедрены в приборостроительной промышленности.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях Донского государственного технического университета и на семинарах кафедры «Машины и автоматизация сварочного производства» ДГТУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разрушение оксидной пленки алюминия, препятствующей установлению физического контакта между алюминиевым припоем и железо-никель-кобальтовыми сплавами, является результатом корпоративного действия процессов термомеханического растрескивания пленки преимущественно в результате разницы температурных коэффициентов линейного расширения, объемных изменений алюминия и А120з с ростом температуры, диспергирования и растворения оксидной пленки в расплаве алюминия и в основном металле, частичного ее испарения и сублимации. Реализация такого механизма зависит от парциального давления кислорода. Экспериментально установлено, что пайку алюминиевыми припоями следует проводить в вакууме с остаточным давлением газов не менее Ь10'2Па.

2. На основе экспериментальных исследований кинетики растекания алюминиевых припоев по низкоуглеродистой стали, никелю, инвару и прецизионным железо-никель-кобальтовым сплавам установлены зависимости изменения конечных краевых углов смачивания от температуры, рассчитаны скорости растекания припоев, энергии активации смачивания и растекания припоев, величины работы адгезии алюминиевых припоев к исследованным подложкам. Наибольшую величину работы адгезии к исследованным подложкам имеет технически чистый алюминий (1632; 1824; 1846; 1860 мДж/м2 к стали, сплавам Н29К18, Н38К2Д5, никелю соответственно). Работа адгезии алюминиевых сплавов-припоев к железо-никель-кобальтовым сплавам увеличивается в ряду припой 34А, СИЛ-0 (АЛ2), алюминий АД1.

3. Установлено, что процесс растекания алюминиевых припоев по исследованным подложкам является активационным процессом и протекает в несколько стадий. На стадии смачивания лимитирующим процессом является удаление оксидных пленок, присутствующих на поверхности подложек и преимущественно на поверхности алюминиевого припоя. На стадии растекания в области относительно низких температур (1010-1060К) лимитирующими являются процессы растворения и атомной диффузии на межфазной границе расплав припоя — твердый основной металл. В области относительно высоких температур (1060-1123К) лимитирующим процессом является реактивная диффузия, сопровождающаяся образованием интерметаллидных фаз в зоне взаимодействия припоя с подложкой.

3. На основе комплексного металлофизического исследования зоны взаимодействия с алюминиевыми припоями установлен и описан механизм формирования спаев. На всех подложках формируются растворно-диффузионные спаи с образованием интерметаллидных фаз. На всех исследованных подложках сдерживающим фактором растекания алюминиевых припоев является направленная кристаллизация тугоплавкой интерметалл ид-ной фазы в припое перпендикулярно к подложке. Состав интерметаллидных фаз, характер их роста на межфазной границе, форма выделений в припое и скорость роста определяются химическим составом основного металла и припоя.

4. Установлено, что при пайке железо-никелевых-кобальтовых сплавов алюминиевыми припоями на стадии смачивания взаимодействие определяет никель, а на стадии растекания влияние никеля подавляется железом вследствие более высокого сродства алюминия к железу при повышенных температурах. Присутствие в сплавах кобальта экранирует взаимодействие кремния силуминового припоя с никелем и железом подложки, подавляя процесс деградации капли припоя, только при малом содержании кремния. При взаимодействии с эвтектическими силуминовыми сплавами, содержащими 10-13% Si, для подавления процесса образования новой фазы, приводящей к деградации капли припоя, кобальта в подложке уже недостаточно.

5. Легирование алюминия кремнием и медью меняет кинетику растекания припоев: повышается температура смачивания на всех подложках благодаря блокированию растворения оксидной пленки алюминия в расплаве припоя, сдерживается растекание припоев в области относительно низких температур, увеличивается энергии активации растекания припоев на железо-никель-кобальтовых сплавах в области относительно высоких температур. При этом меняется состав образующихся в зоне взаимодействия и в припое интерметаллидных фаз (повышается их микротвердость, температура плавления, условия смачивания и растекания). Обнаруженное явление деградации капли припоя после стадии активного растекания связано с направленным ростом и кристаллизацией интерметаллидной фазы преимущественно в области периметра пятна смачивания перпендикулярно поверхности подложки и изменением смачиваемости подложки расплавом припоя (лучшей на периметре растекания и ухудшившейся в центре пятна смачивания).

• 6. При взаимодействии алюминиевых припоев с пьезокерамикой на основе твердого раствора цирконата титаната свинца наилучшими капиллярными свойствами обладают эвтектические силуминовые припои. На пьезокерамике с силуминовыми припоями формируются конечные краевые углы смачивания 0<9О°. По возрастанию степени сцепления с пьезокерамикой алюминиевые припоя располагаются в ряд: припой 34А, алюминий АД1 (А95), СИЛ-0 (АЛ2).

7. В работе показано, что получение работоспособных соединений ковара Н29К18 с пьезокерамикой ЦТС-83Г при пайке технически чистым алюминием обеспечивается наличием прослойки алюминия, обладающего' высокой релаксационной способностью, что снижает напряжения в спае как после пайки, так и после поляризации паяных пьезоэлементов.

8. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработан технологический процесс получения паяных алюминием разнородных соединений пьезокерамики ЦТС-83Г с коваром

Н29К18. Предложено пайку пьезодатчиков алюминием проводить в две стадии: сначала выполнять облуживание коварового протектора алюминием, а затем осуществлять пайку протектора с пьезоэлементом. Выполненные по

199 ствлять пайку протектора с пьезоэлементом. Выполненные по разработанной технологии пьезомодули использованы в опытном производстве НКТБ «Пье-зоприбор» РГУ. Проведенными иследованиями создана элементная база для пайки пьезочувствительных элементов пьезоэлектрических излучателей-приемников для ультразвуковых расходомеров жидких энергоносителей, работоспособных в широком диапазоне температур, избыточных давлений, проникающей радиации.

1. Справочник по клеям / Под ред. Г.В.Мовсисяна.- Л.: Химия, 1980.304с.

2. Кардашов Д.А. Конструкционные клеи. М.: Химия, 1980.- 288с.

3. Петрова А.П., Коротков Ю.В. Основные технологические и организационные рекомендации по применению клеев для склеивания инструмента / Всесоюз. науч.-исслед. ин-т межотрасл. информ. М.: 1975.- 75с.

4. Базарова Ф.Ф., Колесова Л.С. Клеи в производстве радиоэлектронной аппаратуры.- М: Энергия, 1975.- 112с

5. Клеи и герметики / Под ред. Кардашова Д.А. // Полимерные материалы в народном хозяйстве. М.: Химия, 1978.- 197с.

6. Кардашов Д.А. Синтетические клеи.- М.: Химия, 1968.- 592с.

7. Ларсон Дж. И Уинслоу Д. Ультразвуковая сварка пьезоэлектрических преобразователей // IEEE Transactions.- 1971.-18,№3. РЛ 42-152.

8. Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов.- М.: Машиностроение, 1976.-312с.

9. Тюльков М.Д., Турбин В.В., Хазанович К.К. К вопросу о соединения пьезокерамики с металлами / Пайка металлов в машиностроении / 4.II. -Рига, 1968.- С.99-103.

10. Определение области оптимальных режимов диффузионной сварки пьезокерамики ЦТС-19 с алюминиевым сплавом АМгб / Н.Ф.Казаков, В.Г.Новиков, А.И.Екимов и др. // Автоматическая сварка.- 1982.- №8.- С.24-26.

11. Казаков Н.Ф., Новиков В.Г., Екимов А.И. Особенности влияния процесса диффузионной сварки на свойства пьезокерамики ЦТС-19 и ее соединений со сплавом АМгб // Сварочное производство.- 1986.- №4.- С.5-7.

12. Способ получения сварного соединения: Пат. 2021088 Россия, МКИ5 В 23 К 28/00 / Екимов А.И.; Сиб. Аэрокосмич. Акад. .- № 4345413/08; Заявл. 17.12.87; Опубл. 15.10.94, Бюл.№19.

13. Бачин В.А. Диффузионная сварка стекла и керамики с металлами.-М.: Машиностроение, 1986.- 182с.

14. Задорожный Ю.Г., Гребениченко В.Я. Исследование переходной зоны соединения высокотемпературной пьезокерамики с металлом // Автоматическая сварка.- 2001.- №8.- С.54-58.

15. Перспективы активной пайки. A brite future for active metal brazing // GEC J/ Res.-1993.-10, №3.- P. 186.

16. Способы пайки керамики и металло-керамических соединений. Method for brazing ceramic and metal-ceramic joints / Lugscheider E., Tillmann W. // Mater. And Manuf. Processes. .-1993.- 8, №2.- P.219-238.

17. Обзор передовых достижений в области пайки керамик. Review Advances in brazing of ceramics / Akselsen O.M. //J. Mater. Sci. .-1992.- 27, №8.-C. 1989-1999.

18. Пайка металлизированной безоксидной керамики. Loten von metallisierten Nichtoxidkeramiken // Techn. Rdsch.-1994.-86, № 44.-S.4.

19. Соединение керамики с металлом с помощью активной пайки. Aktiv Gelotete Keramik-Metall-Verbindungen // Techn. Rdsch.-1994.- 86, №44.-S.6.

20. Опыт применения активных припоев системы медь-титан для пайки металлокерамических узлов / Егоров А.К., Ремизова В.И., Щербедин-ская А.В., Королева С.П. // Приборы и системы управления.-1995.-№3.-С. 2930.

21. Ag-Cu-Al-Ti-припой для высокотемпературной пайки. Silver-copper-aluminum-titanium brazing alloy : Пат. 5330098 США, МКИ5 В 23 К 1/00/ Mizuhara Howard; The Morgan Crucible Co., PLC. №975982; Заявл. 13.11.92; Опубл. 19.7.94; НКИ 228/214.

22. Пайка разнородных материалов / Yoneda Yoichiro, Tochio Yoshinori // Kobe seiko giho = Kobe Steel Eng. Repts 1995.- 45, № 1.- C. 5355.

23. Соединения активным припоем металлов, керамических и композиционных материалов. Active solder joining of metals, ceramics and composites / Smith Ronald W.//Weld. J.- 2001.- 80, №10.- C.30-35.

24. Окадзаки К. Технология керамических диэлектриков.- М.: Энергия, 1976.-336с.

25. Бажанова Е.В., Смыслов И.И. Металлический клей // Машиностроитель.- 1967.- №12.- С.23-24.

26. Котельников Д.И., Задорожный Ю.Г., Логинова З.С. Ультразвуковая пайка низкотемпературными припоями пьезокерамики ЦТС-19 // Сварочное производство.- 1986.- №4.- С. 10-11.

27. Чуларис А.А., Балакин В.И., Авраменко С.С. Взаимодействие пьезокерамики на основе твердого раствора цирконат-титанат свинца с серебряными припоями, легированными палладием.- Ростов н/Д, 1980.- 87с.- Деп. в ЦНИИ ТЭИ приборостроения 30.01.81, №1476.

28. Пайка токосъемников пьезоэлектрических преобразователей / В.И.Балакин, А.А.Чуларис, А.П.Кудинов и др.// Пьезоэлектрические материалы и преобразователи: Межвуз. сб.- Ростов н/Д, 1985.- С.80-82.

29. Чуларис А.А., Балакин В.И. Соединение пьезокерамики с металлами // Пьезоэлектрические материалы и преобразователи: Межвуз. сб.- Ростов н/Д, 1985.- С.76-79.

30. Гржимальский Л.А. Галлиевые припои.- Л.: ЛДНТП, 1970.-С.18.36. А.с. СССР №23064437. А.с. СССР №54730438. А.с. СССР №241949

31. Зайонц Л.Р. Исследование процесса и разработка способа спекания керамики ЦТС при повышенном давлении газовой среды: Автореф. дис. канд. технич. наук. М., 1969.- 23с.

32. Яффе Б., Кук У., Яффе Г. Пьезоэлектрическая керамика.- М.: Мир, 1974.-288с.

33. Приседский В.В. Исследование твердофазных реакций при получении металлокерамических материалов системы цирконат-титанат свинца: Автореф. дис. канд. хим. наук.- Донецк, 1972.- 27с.

34. Преснов В.А. Керамика и ее спаи с металлами в технике.- М.: Атомиздат, 1969.-232с.

35. Кондакова Л.В., Михайлова В.А. Стекло-металлические корпуса для полупроводниковых и электровакуумных приборов // Библиотека технолога радиоэлектронной аппаратуры.- М.: Энергия, 1979,- 97с.- Вып. 14.

36. Павлова М.А., Ковалевский Р.Е. Припои на основе меди для пайки под давлением керамики с металлами // Сварочное производство.- 1986.- №9.- С.27-28.

37. Метелкин И.И., Поздеева Н.В. Пайка металлизированной керамики с металлами припоями на основе меди,- М.: ЦНИИ «Электроника», 1974.-82с.

38. Трутнев В.В., Шоршоров М.Х., Якушин А.Ф. Взаимодействие алюминия и его сплавов с нержавеющей сталью, титаном и никелем при сварке в твердом состоянии // Физика и химия обработки материалов- 1967.-№6. С.53-58.

39. Формирование соединений титана, паянных алюминиевым припоем / А.Ф. Нестеров, Ю.С. Долгов, A.M. Телков и др. // Сварочное производство.- 1988.-№10.- С.15-17.

40. Рябов В.Р. Сварка алюминия и его сплавов с другими металлами.- Киев: Наукова думка, 1983. 262с.49 . Рябов В.Р. Сварка плавлением алюминия со сталью. Киев: Наукова думка, 1969.-232с.

41. Чуларис А.А., Чумаченко Г.В., Михайлова М.М. Кинетика растекания алюминия по стали в условиях пайки // Вестник ДГТУ.- 2002. т.2, №4.- С.363-369.

42. Алюминиевые сплавы. Металловедение алюминия и его сплавов: Справочное руководство. М.: Металлургия, 1971. - 352с.

43. Диаграммы состояния систем на основе алюминия и магния. Справочник. М.: Наука, 1977 - 227с.

44. Контактное взаимодействие и смачивание в системе алюминий -моноалюминид кобальта / Еременко В.Н., Лесник Н.Д., Кострова Л.И. и др. // Адгезия расплавов и пайка материалов.- 1982.- №10. С.49-51.

45. Растекание алюминия по интерметалл идам системы железо-алюминий / Еременко В.Н., Лесник Н.Д., Пестун Т.С. и др. // Смачиваемость и поверхностные свойства расплавов и твердых тел. Киев: Наукова думка, 1972. - С.38-39.

46. Кинетика взаимодействия алюминидов железа с жидким алюминием / Еременко В.Н., Натанзон Я.В., Антонченко Р.В. и др. // Смачиваемость и поверхностные свойства расплавов и твердых тел. Киев: Наукова думка, 1972-С. 108-110.

47. Еременко В.Н., Кострова Л.И., Лесник Н.Д. Влияние физико-химических факторов на кинетику растекания алюминия по кобальту // Адгезия расплавов и пайка материалов.- 1977.- Вып.2. С.9-11.

48. Еременко В.Н., Лесник Н.Д., Кострова Л.И. Температурная зависимость скорости растекания алюминия по кобальту // Адгезия расплавов и пайка материалов.- 1978.- Вып.З С.25-27.

49. О кинетике растекания алюмокремниевых расплавов по железу / Еременко В.Н., Лесник Н.Д., Пестун Т.С. и др. // Смачиваемость и поверхностные свойства расплавов и твердых тел.- Киев: Наукова думка, 1972.- С.39-41.

50. Чуларис А.А., Чумаченко Г.В., Михайлова М.М. Растекание алюмокремниевых сплавов по стали в условиях пайки // Вестник ДГТУ.-2002.-Т.З, №3 (17).- С.344-350.

51. Куракин А.К. Механизм влияния кремния в алюминии на процессы реакционной диффузии железа и алюминия // Физика металлов и металловедение.- 1970.-Т.30, вып.1.- С.105-110.

52. Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка металлов.- М.: Машиностроение, 1976.-312с.

53. Справочник по пайке / Под ред. С.Н.Лоцманова, И.Е.Петрунина,

54. B.П.Фролова.- М.: Машиностроение, 1975.- 407с.

55. Лаборатория металлографии / Е.В.Панченко, Ю.А.Соколов, Б.И.Кример и др.- М.: Металлургия, 1965.- 440с.

56. Рябов В.Р. Алитирование стали. М.: Металлургия, 1973. - 239с.

57. Кубашевский О., Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов.- М.: Изд-во иностр. лит., 1955.- 312с.

58. Термодинамические свойства неорганических веществ: Справочник. М.: Атомиздат, 1965.- 460с.

59. Еременко В.Н., Лесник Н.Д., Кострова Л.И. Исследование межфазного взаимодействия по контактной границе при растекании алюминия по кобальту // Контактные свойства расплавов. Киев: Наукова думка, 1982.1. C.3-7.

60. Высокотемпературная пайка. Вопросы и ответы. Brazing Q and А. Peaslee R.L. // Weld. J.- 2001.- 80, №5,.- P.77.

61. Кубашевский О., Эванс Э. Термохимия в металлургии. М.: Изд-во иностр. лит., 1954.- 421с.

62. Мусин Р.А., Конюшков Г.В. Соединение металлов с керамическими материалами. М.: Машиностроение, 1991.-223с.

63. Термодинамика оксидов: Справ, изд./ Под ред. И.С. Куликов.- М.: Металлургия, 1986. 344с.

64. Фридлянд Л.А., Зиновьева Т.Н., Кононов Ю.К. Сварка алюминия с титаном // Сварочное производство.- 1963.- №11. — С.5-8.

65. Неверов В.И., Пименов В.Н. Взаимодействие никеля с твердым и жидким алюминием // Физика и химия обработки материалов,- 1980,- №4.-С.68-70.

66. Кинетика растекания металлов по железу, меди, никелю в зависимости от степени вакуумирования / Новосадов B.C., Петрунин И.Е., Шеин Ю.Ф. и др. // Смачиваемость и поверхностные свойства расплавов и твердых тел. Киев: Наукова думка, 1972. - С.53-56.

67. Поверхностные явления при непосредственной сварке алюминия с армко-железом / Рабкин Д.М., Рябов В.Р., Еременко В.Н. и др. // Автоматическая сварка.- 1970.- №11.- С.20-23.

68. Еременко В.Н., Лесник Н.Д., Иванова Т.С. Контактное взаимодействие металлов семейств железа с расплавами на основе алюминия // Порошковая металлургия.- 1977.- №7. С.46-50.

69. Еременко В.Н., Лесник Н.Д., Иванова Т.С. Кинетика растекания и контактное взаимодействие в системах алюминий металл семейства железа // Адгезия расплавов и пайка материалов.- 1976.- Вып.1 - С.47-50.

70. Еременко В.Н., Натанзон Я.В., Титов В.П. Кинетика растворения кобальта и железа в жидком алюминии // Изв. АН СССР. Металлы.- 1977.-№2. С.91-94.

71. Еременко В.Н., Натанзон Я.В. Кинетика растворения металлов в металлических расплавах в условиях внешней задачи // Порошковая металлургия.- 1970.- №8(92).- С.40-52.

72. Ершов Г.С., Касаткин А.А., Голубев А.А. Растворение и диффузия легирующих элементов в жидком алюминии // Изв. АН СССР. Металлы.-1979.- №7. С.77-79.

73. Еременко В.Н. Кинетика растворения никеля в жидком алюминии // Изв. АН СССР. Металлы.- 1975.- №1. С.64-66.

74. Еременко В.Н., Лесник Н.Д., Иванова Т.С. Кинетика растекания алюминия по никелю // Порошковая металлургия.- 1978.- №11 С.46-51.

75. Исследование кинетики растекания алюминия по железоникеле-вым и железохромовым сплавам / Еременко В.Н., Лесник Н.Д., Пестун Т.С. и др. // Адгезия расплавов. Киев: Наукова думка, 1974. - С.61-65.

76. Изучение природы и особенностей формирования приконтактной зоны при растекании алюминия по никелю / Еременко В.Н., Иванова Т.С., Лесник Н.Д. и др. // Адгезия расплавов и пайка материалов.- 1989.- №5. -С.21-25.

77. Еременко В.Н., Лесник Н.Д., Кострова Л.И. Исследование межфазного взаимодействия по контактной границе при растекании алюминия по кобальту // Контактные свойства расплавов. Киев: Наукова думка, 1982. -С.3-7.

78. Исследование возможности торможения реакционной диффузии в биметалле сталь-алюминий / Мыльников А.С., Сычева Т.А., Ершов А.А. и др. // Изв. АН СССР. Металлы.- 1983.- №1.- С.156-159.

79. Акушкарова К.А., Гуров К.П. Особенности поведения кремния в диффузионной зоне сталь алюминий // Изв. АН СССР. Металлы.- 1983.-№1. - С.160-161.

80. Влияние добавок кремния в твердую и жидкую фазы на кинетику растекания алюминия по железу / В.Н.Еременко, Н.Д.Лесник, Т.С.Пестун и др. // Адгезия расплавов Киев: Наукова думка, 1974.- С.58-61.

81. Ниженко Н.И., Флока Л.И. поверхностное натяжение жидких металлов и сплавов,- М.: Металлургия, 1981. 208с.

82. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. М.: Метал-лургиздат, 1962. - 1487с.- Т. 1,2.

83. Иванько А.А. Твердость: Справочник.- Киев: Наукова думка,1968.-127с.

84. Механизм и кинетика образования и роста интерметаллических прослоек в сварных соединениях разнородных металлов / Л.Н. Лариков, А.В. Лозовская, Д.Ф. Полищук и др. // Металлофизика.- Киев: Наукова думка,1969.- № 28 .- С.5-49.

85. Емелевский Я. Литье цветных сплавов.- М.: Высш. Шк., 1977.540с.

86. Гудремон Э. Специальные стали. М.: Металлургиздат, 1959.-1638с.- Т.1,2.

87. Чуларис А.А. Физико-химические и металлургические основы процессов жидкофазного образования комбинированных соединений титана. Дисс. д-ра техн. наук.- Ростов-н/Д, 1997.- 403с.

88. Рабкин Д.М., Рябов В.Р., Гуревич С.М. Сварка разнородных металлов. Киев: Техника, 1975. - 206 с.

89. Прочностные свойства легированного моноалюминида никеля /

90. B.О. Абрамов, С.Б. Масленков, С.А. Филин и др. // Изв. АН СССР. Металлы.-1989.- №4. С. 166-170.

91. Влияние подготовки расплава на структуру и свойства интерме-таллидного сплава на основе Ni3Al / Б.В. Николаев, Г.В. Тягунов, Б.А. Баум и др. // Изв. АН СССР. Металлы.- 1991.- №1. С.104-200.

92. Баринов Г.И. Кинетика растворения металлов в жидком алюминии // Технология материалов электронной техники. Красноярск, 1970.1. C.82-86.

93. Павлова М.А., Метелкин И.И. Пайка под давлением медным припоем керамики с металлами // Сварочное производство.- 1986.- №4 С.8-11.

94. Мозжухин Е.И. Термодинамическая оценка взаимодействия дисперсных включений тугоплавких окислов с твердыми металлами // Высокотемпературные материалы.- М.: Металлургия, 1968.- С.79-105.

95. УТВЕРЖДАЮ Директор-гл. конструктор НКТБ «Пьезоприбор» РГУ

96. УТВЕРЖДАЮ Пркщещш по научной работе1. Доктор технических наук,1. ТЕХНИЧЕСКИЙ АКТ ВНЕДРЁНЙЯнич

97. Результатом внедрения явились:разработка технологии и изготовление чувствительных элементов, представляющих собой паяное технически чистым алюминием соединение пьезоэлектрического элемента из керамики ЦТС-83Г с протектором из коварового сплава Н29К18.

98. Представитель НКТБ «Пьезоприбор» РГУ: Представители ДГТУ:

99. Заместитель научного Зав.кафедрой «МиАСП»

100. Заместитель директора По производству, к.т.н.руководителя темы1. Ю.А. Вусевкер