автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Вакуумная контейнерная пайка титановых и титано-алюминиевых конструкций припоями на основе алюминия

На правах рукописи

Шашкнн Олег Валентинович

ВАКУУМНАЯ КОНТЕЙНЕРНАЯ ПАЙКА ТИТАНОВЫХ И ТНТАНО-АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИПОЯМИ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ

Специальность 05.03.06 — технологии и машины сварочного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

На правах рукописи

ШАШКИН Олег Валентинович

ВАКУУМНАЯ КОНТЕЙНЕРНАЯ ПАЙКА ТИТАНОВЫХ И ТИТАНО-АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИПОЯМИ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ

Специальность 05.03.06 - технологии и машины сварочного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Работа выполнена на кафедре «Оборудование и технология сварочного производства и пайки» Тольятти не кого государственного университета.

доктор технических наук, профессор Перевезенцев Борис Николаевич.

доктор технических наук, профессор Чуларис Александр Александрович

кандидат технических наук Уржунцев Михаил Александрович

ОАО «СНТК имени Н.Д. Кузнецова» (г. Самара)

Защита диссертации состоится 27 октября 2006 года в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д212.264.01 в Тольяттинском государственном университете по адресу: 445667, Самарская обл., г. Тольятти, ул. Белорусская, 14г, зал заседания советов университета (Г208).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Толья+тинского государственного университета.

Автореферат разослан 22 сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т.н., профессор _

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

П.Ф.Зибров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Стремительно растущее применение высокоактивных металлов — титана и алюминия, требует дальнейшего совершенствования технологий получения их соединений, как в однородном, так и разнородном сочетаниях.

Применение комбинированных конструкций из титана и алюминия позволит наиболее эффективно использовать их механические и физико-химические свойства.

Несмотря на то, что известно достаточное количество способов пайки титана и алюминия, проведенный анализ показывает, что сведения о вакуумной пайке этих материалов в комбинированных конструкциях в литературе отсутствуют.

Наиболее часто применяемые в промышленности технологии пайки титана припоями, основой который является титан - ВПр16, ВПр28, рассмотренные в работах Рыльникова B.C., Перевезенцева Б.Н., Севрюкова О.Н., Федотова В.Т., и пайки алюминия — Смирнов Г.Н., Никитинский A.M., Суслов A.A., Строганов A.M., в том числе припоями на основе алюминия, которым посвящены исследования Сторчая Е.И., Соколовой A.B., Хорунова В.Ф., не решают всех задач, возникающих при совместном использовании титана и алюминия в конструкциях. Так, в известных работах Нестерова А.Ф., Долгова Ю.С., Мау-рах М.А., Орлова А.С, Bollenrath F., Metzger G. по пайке титана алюминиевыми припоями показано, что стабильное смачивание титановых сплавов алюминиевыми припоями в высоком вакууме обеспечивается при температурах значительно превышающих температуру плавления алюминия, что не позволят применять существующие технологические приемы для пайки комбинированных конструкций. При этом, нагрев титановых сплавов до высоких температур и длительные выдержки ухудшают его механические свойства, что связано, как показано в работах Бондаря A.B., Пешкова В.В., Батаронова И.Л., с газонасыщением титана и структурными изменениями.

Цель работы: расширение технологических возможностей производства и повышение качества титановых и титано-алюминиевых конструкций паянных припоями на основе алюминия путем установления закономерностей активации и взаимодействия припоя с паяемым материалом при контейнерной пайке в вакууме.

Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Установить условия и закономерности активирования поверхности титана и его сплавов в вакууме.

2. Определить влияние паровой фазы металлов-активаторов на процессы смачивания титана припоями на основе алюминия и формирование паяного соединения.

3. Выявить условия одновременного смачивания титана и алюминия при вакуумной контейнерной пайке.

4. Установить влияние технологических параметров процесса пайки титановых и титано-алюминиевых конструкций на структуру и свойства паяных соединений.

5. Разработать типовые технологические операции контейнерной пайки

конструкций из титана, алюминия и их сочетания.

Методы исследования:

Механические испытания, металлографические исследования макро- и микроструктуры, микрорентгеноспектральный анализ, неразрушающий качественный и количественный локальный рентгеновский анализ химического состава, гравиметрические исследования, статистические методы обработки полученных результатов.

Достоверность результатов исследования и методов расчетов обеспечивалась путем повторных опытов и соответствующей статистической обработкой их результатов, а также использованием современных методик исследования и средств измерения.

Объект исследования - паяные титановые и титано-алюминиевые конструкции.

Предмет исследования — процессы формирования структуры и свойств паяных соединений.

Научная новизна проведенного диссертационного исследования заключается в том, что впервые:

1. Экспериментально установлены зависимости взаимодействия титана с компонентами газовой среды в условиях вакуумной пайки. Показано, что безокислительный нагрев титана и очистка его поверхности обеспечиваются применением контейнеров с уплотняемым затвором при давлениях ниже 5-8 Па и температурах выше 600°С.

2. Выявлены условия совместного смачивания титана и алюминия, основанные на введении в паяльный объем паров металлов-активаторов.

3. Показано, что свинец является катализатором в реакции образования интерметаллида *ПА13, обеспечивающего процесс смачивания титановых сплавов алюминиевыми припоями. Энергия активации процесса образования и роста интерметалл ида при введении свинца снижается в три раза.

4. Установлен эффект избирательного смачивания титана эвтектическим силумином в присутствии свинца в паровой фазе, или компонента припоя.

Практическая ценность результатов исследования заключается в том,

что:

- на основе выявленных закономерностей разработаны и внедрены в производство технологические процессы пайки титановых и титано-алюминиевых конструкций алюминиевыми припоями;

- определены размеры контейнеров, количество, гранулировка засыпки и дозировка металлов-активаторов;

- усовершенствована методика исследования процессов смачивания по методу «лежащей капли».

Внедрение результатов работы

Полученные в результате исследований процессов смачивания, формирования структуры и свойств паяных соединений высокоактивных металлов и сплавов технические рекомендации и технологический процесс вакуумной пайки консолей из титановых сплавов внедрены в производственный процесс Федерального государственного унитарного предприятия ПО «СТРЕЛА» (г. Оренбург). Предложенный технологический процесс позволяет получать паяные соединения с более высокими пластическими свойствами, экономический эффект от внедрения разработки достигнут за счет повышения качества продукции.

Положения, выносимые на защиту:

1. Зависимости газонасыщения титана и условия его безокислительного нагрева в вакууме.

2. Условия совместного активирования поверхностей титановых и алюминиевых сплавов при вакуумной контейнерной пайке алюминиевыми припоями.

3. Механизм влияния паровой фазы свинца на процессы смачивания и растекания припоя по поверхности титановых сплавов.

4. Зависимость структуры и свойств паяных соединений от химического состава паяемых материалов и применяемых припоев, определяющих технологические режимы пайки.

Апробация работы

Основные положения работы представлены и доложены на: Международной научно-технической конференции «Пайка-2000» (Тольятти, ТолПИ, 2000); семинаре «Пайка. Современные технологии, материалы, конструкции» (Москва, ЦРДЗ, 2001); Международной научно-технической конференции «Современные материалы и технологии» (Пенза, ПДЗ, 2002); Международной конференции «Пайка, современные технологии, материалы, конструкции, опыт эксплуатации паяных конструкций» (Москва, ЦРДЗ, 2003); Всероссийской научно-практической конференции «Авиакосмические технологии и оборудование» (Казань, КГТУ, 2004); 2-й конференции «Brazing & Soldering» (San Diego, 2003); Международной научно-технической конференции «Пайка-2005» (Тольятти, ТГУ, 2005).

Разработанные технологические подходы, и паяные натурные образцы экспонировались на различных выставках и были награждены: медалью «Лауреат ВВЦ» (Москва, 2004); серебряной медалью и Дипломом IV Московского международного салона инноваций и инвестиций (Москва, ВВЦ, 2004).

Основное содержание диссертационного исследования отражено в 11 публикациях, в числе которых 8 статей и тезисов докладов в сборниках материалов конференций и семинаров, 1 статья в сборнике научных трудов и 2 статьи в центральных периодических изданиях.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе, библиографического списка из 148 наименований, изложена на 161 странице, содержит 65 рисунков, 33 таблицы, 1 приложение.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приводится краткий анализ литературных источников и опыта промышленности по пайке титановых и титано-алюминиевых конструкций, обосновывается актуальность темы, формулируются цель исследования.

В первой главе — «Паяемость сплавов на основе титана и алюминия» — дается обзор и характеристика основных, применяемых ? промышленности, сплавов на основе титана и алюминия, рассматриваются трудности, возникающие при их пайке и способы их преодоления.

Титан и алюминий обладают целым комплексом ценных физико-химических свойств. Титан имеет высокую удельную прочность в широких интервалах температур, высокую коррозионную стойкость в большинстве агрессивных сред. В свою очередь, алюминий отличается высокой тепло- и электропроводностью, низким удельным весом, высокой пластичностью. Благодаря наличию оксидной пленки он достаточно стоек к воздействию активных веществ. Однако, алюминий имеет сравнительно невысокие прочностные характеристики, что ограничивает его применение в качестве материала для изготовления несущих конструкций.

Для достижения высоких эксплуатационных характеристик паяных конструкций рационально применять в них сочетание титановых и алюминиевых элементов. В этом случае несущие нагрузку элементы могут быть выполнены из титановых сплавов, что обеспечит высокую прочность и жесткость конструкции. Элементы, которые не несут значительной нагрузки, а выполняют тепло-, электропроводящую или декоративную функции могут быть изготовлены из алюминия или его сплавов. Используя такие комбинированные конструкции можно существенно расширить область применения паяных конструкций и заметно снизить вес летательных аппаратов, судов, автомобилей.

Основные трудности пайки высокоактивных металлов, таких как титан и алюминий, связаны, прежде всего, с их физико-химическими свойствами, высоким сродством к кислороду и, как следствие, наличием на поверхности стойкого оксида, препятствующего контакту расплавленного жидкого припоя с поверхностью паяемого металла. Поэтому при пайке титана с алюминием возникает ряд сложностей, связанных с особенностями одновременной активации поверхностей этих металлов. Флюсовые способы пайки в данном случае применить практически невозможно, поскольку флюсов, позволяющих одновременно активировать поверхность, как титана, так и алюминия, не существует.

Пайка титана без применения флюсов возможна в условиях вакуума или инертных газов. Однако при этом необходим нагрев до температуры выше 700°С. Только в этих условиях обеспечивается очистка поверхности титана от оксидной пленки и стабильное смачивание ее припоем — алюминиевым сплавом. Однако температура плавления чистого алюминия составляет 660°С (и ниже для сплавов на его основе), а температура нагрева под пайку ограничена 620°С — при более высоких температурах возможна потеря устойчивости алюминиевой деталью. Таким образом, нагрев комбинированного узла при пайке до температуры, при которой обеспечивается стабильное смачивание титановой детали, приведет к расплавлению алюминиевой. При снижении температуры

пайки до 600-620°С не удается добиться стабильного смачивания титана вследствие недостаточной активации его поверхности.

Во второй главе — «Активирование и поверхностные взаимодействия» — представлены особенности активирования поверхности титана при нагреве в вакууме, связанные с его газонасыщением и определены условия безокислительного нагрева. Выявлены условия совместного активирования поверхности титана и алюминия при вакуумной пайке и влияние паров металлов-активаторов на процессы их смачивания алюминиевыми припоями.

Механизм окисления титана при нагреве можно представить как результат гетерогенных процессов: на границе «оксид-газ» происходит адсорбция кислорода и образование оксида, а также частичная диффузия атомов кислорода в глубину оксидной фазы; на границе «оксид-металл» осуществляется переход атомов кислорода из оксида в металлическую фазу с образованием твердого раствора внедрения - хрупкого альфированного слоя, и атомов титана в оксидную фазу.

Изменение толщины оксидной пленки на поверхности титана dy/dz можно представить как разность скоростей процессов образования оксидной пленки в кинетическом режиме (V0) и ее утонения (VP) за счет растворения кислорода в титане (Бондарь A.B., Пешков В.В.): , / -эвоо»л I где: Р() - парциальное давление

= V0 - V„ = 1.8. Ю'Р0 е «- - 0.51 • е--„

dt ^ ■ ) V т кислорода, Па;

Т — температура, К; т — время, с.

Следовательно, на возможность самоочистки поверхности титана от оксидной пленки и реализацию процесса пайки существенное влияние оказывают как парциальное давление кислорода, так и температура нагрева

Таким образом, нагрев титан до температуры, при которой начинается активное растворение оксидной пленки в основном металле, и обеспечив парциальное давление окислительного компонента, при котором скорость роста оксида меньше скорости его растворения при данной температуре, можно добиться полной очистки поверхности титана от оксидной пленки (рис, 1).

Vo - скорость образования (роста) оксида, VP - скорость растворения оксида,

VD, V0, V0 - скорости образования ок-

Vo.Vp мкм/с

сида при парциальных давлениях кислорода Р|, Рг, Рз соответственно (Р|>Р2>РД Ть Т2, Т3 -температуры, выше которых возможна самоочистка

Рисунок 1 - Влияние парциального давления кислорода в паяльном объеме на температуру самоочистки поверхности титана

Однако при этом газонасыщение основного металла не прекращается -растворение газовой фазы в титане происходит минуя процесс образования ок-

сидной пленки, что приводит к увеличению толщины альфированного слоя и снижению механических свойств, что особенно актуально для тонкостенных элементов.

Для определения влияния величины остаточного давления при вакуумной пайке, условий экранирования и экранирования с применением геттера на газонасыщение и механические свойства технического титана толщиной 0,1 мм была проведена серия экспериментов при которых нагрев образцов осуществлялся в вакууме при различной скорости натекания а и, соответственно, различном остаточном давлении: Рост= 1,5-10"\. .3-1 О*3 Па, при а= 1,5.. .2 лмк7сек; РОСТ=2-10"2...5-10'2 Па, при а= 15...20 п'мк7сек; Р^б...8 Па, при а=85.. .95 л мк7сек.

Газонасыщение титана, определявшееся гравиметрическим методом, наблюдается уже при нагреве до 600°С в условиях глубокого вакуума (1,510" З...3'10° Па). Экранирование с использованием негерметичных коробок существенно снижает газонасыщение, однако полностью его не предотвращает. Экранирование с одновременным введением геттера путем использования вспомогательного контейнера с затвором, уплотняемым титановой губкой, позволяет полностью предотвратить газонасыщение при нагреве в форвакууме с Рост=5...8 Па, что создает стабильные, легко воспроизводимые условия благоприятные для самоочистки паяемой поверхности титана. Результаты механических испытаний согласуются с результатами по газонасыщению, полученными гравиметрическим методом. Нагрев в вакууме с РОСТ=2-10'2...5-10*2 Па с применением экрана приводит к увеличению прочности и снижению пластичности начиная с температурь! 700°С. Применение экранирования с геттером при Росх=5.,.8 Па обеспечивает сохранение прочности и пластичности образцов из фольги толщиной 0,1 мм на исходном уровне при нагреве во всем исследованном интервале температур.

Как показали эксперименты, очистка титана от оксидной пленки не является достаточным условием для активации его поверхности и смачивания алюминиевыми припоями при температурах ниже 700-750°С. Введение в состав паяльной атмосферы паров свинца, позволяет значительно активизировать процесс смачивания титана алюминием и припоями на его основе: температура начала смачивания для эвтектического силумина снижается до 600°С, а алюминия - до температуры его плавления. При этом для всех исследованных температур наблюдается увеличение площади растекания, как для силумина, так и для алюминия. Эффективным является и введение свинца в состав припоя. Перед фронтом растекания для алюминия и силумина образуется ореол, ширина которого зависит от температуры и значительно увеличивается при введении свинца. Для силумина при температурах выше 700*0 отмечается многослой-ность ореола.

Для исследования химического состава ореола был использован метод локального микрорентгеноспектрального анализа поверхности паяного образца (рисунок 2).

Результаты качественной оценки химического состава представлены на рисунке 3 (а, б).

поверхности образца

Капля (АЛ?)

! Ореол оврмеи

^КТЙМИк мш

а) Т„=600вС, т=!5 мин,

б) Т„=670°С, т=15 мин. масштаб интенсивности излучения:

51- 1:200, А1- 1:1000, РЬ — 1:2400, "Л - 1:100

Рисунок 3 - Распределение химических элементов по поверхности образца на границе капли и основного металла

Количественная усредненная оценка химического состава фазы, составляющей ореол, показала, что в первом случае (ТП=600°С, т=15 мин) она представляет сплав, содержащий 9% 51, остальное - А1, а во втором случае (Т„=670°С, т=15 мин) количество кремния в фазе ореола значительно ниже, и составляет около 3%, остальное — алюминий. Следовательно, фаза, выделяющаяся в ореол, представляет собой сплав с пониженным, по сравнению с эвтектическим силумином, содержанием кремния, количество которого зависит от температуры пайки. Распределение А1 и 51 в ореоле и капле позволяет установить, что при растекании эвтектического силумина по поверхности титана происходит разделение расплава силумина с выделением составляющей, обедненной кремнием, которая в первую очередь взаимодействует с титаном, образуя подслой в виде ореола.

Фаза свинца обнаруживается только на поверхности титана и практически отсутствует на поверхности капли и ореола. Одной из причин, объясняющей улучшение смачивания титана алюминиевыми припоями, является то, что пары свинца влияют на одну из составляющих энергетической характеристики системы - атг, стжг или отж.

Для определения влияния паровой фазы свинца на поверхностное натяжение стжг использовали метод лежащей капли (рисунок 4), расчет проводили по формуле Портера.

1 и1 где а2 - капиллярная постоянная, а1 = ■ #;

_ 2 V .. Р~Р

— _ _—----, р\р* — плотность контактирующих жидкой и газообразной

I' ~ г* Г Д фазы; г — максимальный радиус капли; И — высота капли над

экватором; Л — поправочный коэффициент.

Одновременно нагревались шесть навесок припоя (эвтектический силумин и алюминий) разного объема, масса которых составляла 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 и 0,6 гр. (рис 5).

Рисунок 4 - Схема обмера капли

Рисунок 5 - Расположение капель припоя (эвтектического силумина АК12) разного объема на несмачиваемой подложке

После нагрева образцов по схеме: 1 - без введения в паяльную атмосферу паров свинца; 2-е введением паров свинца; 3-е совместным введением паров свинца и магния, форма капель и, соответственно, значения аЖг, приведенные в таблице 1, остались неизменными.

Таблица 1 - Резу льтаты расчета величины поверхностного натяжения (сжг)

Масса навески,г Стжг> мДж/м2

АК12 А1

0,100 759,3715 -

0.200 785,1866 2345.307

0.300 711,0656 2629.669

0,400 736,9348 2570.835

0.500 710,6553 -

0.600 764.2297 _

Полученные результаты свидетельствуют о том, что введение в состав паяльной атмосферы паров свинца и магния в условиях пайки, не оказывают влияния на поверхностное натяжение припоев на основе алюминия.

Влияние паровой фазы свинца на поверхностное натяжение твердой фазы -аТГ5 определялось на образцах из титановой фольги толщиной 0,1 мм, путем их механических испытаний после нагрева в вакууме без введения и с введением в паяльный объем паров свинца (рисунок 6).

500

* 400

п

£

и О

X '

о 200

о.

с

424.1

ПБезсвинца ПВ парах свинца]_

423.2 ____ 428.9 438.9

424,1

413.9

Рисунок 6 - Механические свойства титановой фольги (характеристика егуу) после термообработки в парах свинца и без него (ТП=700°С)

10 мин 30 мин 50 мин

Время выдержки, мин

Длительная выдержка приводит к незначительному снижению прочности при отжиге образцов в вакууме без введения свинца, и некоторому ее увеличению (около 3-5% по истечении 50 минут выдержки) при нагреве образцов в парах свинца при прочих идентичных условиях. Это позволяет говорить о том, что введение свинца существенно не влияет на величину стг, а, следовательно, причиной улучшения смачивания и растекания являются процессы взаимодействия, протекающие на межфазной границе титана и алюминия.

В сочетании с дополнительной очисткой паяльной атмосферы с использованием контейнера с затвором, уплотняемым титановой губкой, исследовалось смачивание титана алюминиевыми припоями в присутствии паров свинца в сочетании с введением паров магния, как необходимого механизма активирования поверхности алюминиевых сплавов при пайке комбинированных титано-алюминиевых конструкций. Оценка проводилась по краевому углу смачивания и площади растекания припоя.

Таблица 2 - Влияние паров М§ и РЬ на характеристики смачивания ВТ)-О

(площадь растекания Б и краевой угол смачивания 9) алюминием и силумином

При одновре-

Температура, При введении паров РЬ При введении паров Мё менном введении паров Мя и РЬ.

(ТВыд=10 мин) Припой АО Припой АК12 Припои АО Припой ЛК12 Припой АК12

ss е, мм" 0, S, 6, S., мм" 0, ss мм2 0,

мм" град. град. мм2 град. град. JQXUI.

600 — — 280 8 — - смачивания нет 305 7

620 - — 300 7 — — смачивания нет 327 6

660 620 2 326 6 300 5 нсстаб смачив. 341 5

680 >1600 ~0 >1600 ~0 380 4 нестаб, смачив. >1600 -0

700 >1600 -0 >1600 ~0 398 4 121 г 13 >1600 ~0

750 - - - _ - 207 8 - —

При совместном введении паров магния и свинца при ТП=600°С обеспечивается полное смачивание эвтектическим силумином как поверхности титана, так и поверхности алюминия, заполнение паяльного зазора и формирование плавных галтелей.

В третьей главе — «Структура и свойства паяных соединений» - рассмотрены особенности формирования химических соединений в системе Т1-А1-51, влияние легирующих элементов и паровой фазы металлов на образование и рост интерметалл идных соединений, представлены механические свойства паяных соединений в различном сочетании «паяемый металл-припой», приведены особенности структуры и свойств соединений, паянных композиционным припоем.

Результаты металлографического анализа показали наличие на границе титан(ВТ1-0)-припой интерметалл идных прослоек, толщина и структура которых зависит от состава припоя, температуры и времени выдержки, наличия паров свинца в паяльном объеме (рисунки 7, 8 и 9).

)2п

а

X ¥ ИХ)

*

г

К

е 1

4И

■

4

2*>

4

*-*-*Сидумии * пер** РЬ Ц --------- й Алюминий • ¡! > .^^^Лли^миииЦ • марйч 1'Ь „ _ г %

1 ■

•А^кшмшгЦ - А^юмнини к 1кгркч

Температура,

Рисунок 7 - Влияние температуры на толщину интерметалл ид ной прослойки (время выдержки 15 мин; свинец вводился из паровой фазы)

* 10 Ирсчя нмлсрлкн. мин

Рисунок 8 - Влияние времени выдержки на толщину интерметалл идной прослойки (ТП=690+5°С, ведение свинца из паровой фазы)

а) припой - алюминий АО, Т„=710°С, тв=10 мин.

б) припой - эвтектический силумин, Т„=710°С, тв= 10 мин.

Рисунок 9 - Микроструктуры паяных соединений выполненных с введением паровой фазы

свинца(х500)

Проведенные исследования по влиянию паровой фазы свинца на значения сттг и ажг, показали, что введение свинца значимо не сказывается на данных характеристиках. Следовательно, свинец является веществом, активирующим процессы на межфазной границе «жидкость-твердое тело», то есть, изменяющим величину поверхностного натяжения с™. Процессы, протекающие на границе раздела твердой и жидкой фазы, можно косвенно оценить по скорости роста толщины интерметаллидных прослоек.

Кинетика роста толщины интерметалл идной прослойки в контакте жидкого и твердого металла подчиняется зависимости:

где: 6 — толщина прослойки;

с — постоянная, зависящая от температуры:

с = й • е"^1;

т0— время подготовительного периода;

т - время изотермической выдержки при температуре пайки;

<Зр — энергия активации роста интерметаллида;

Я —молярная газовая постоянная, Я=8,31 Дж/К-моль; Т - температура пайки, °К.

Таблица 3 - Энергия активации роста пнтерметаллида' ЧАЬ при различных температурах

п/п Температура пайки, °С Без свинца Со свинцом

Средняя толщина интерметалл ила. мкм Энергия активации Ор, кДж/моль Средняя толщина пнтерметаллида, МКМ Энергия активации Ор, Дж/моль

1 670 21 186,7 46 62,3

2 710 54 64

Исходя из полученных результатов (таблица 3) можно сделать вывод, что присутствие свинца практически в три раза снижает величину энергии активации роста интерметаллида, что, очевидно и является фактором, улучшающим смачивание и растекание алюминиевых припоев по титану. Подтверждением этого может являться и тот факт, что смачивание титана в присутствии паров свинца сопровождается образованием ореола по периметру капли припоя, который состоит из нескольких зон, наружная из которых представляет собой серую каемку, являющуюся химическим соединением Т1А1з, образовавшимся в процессе избирательной поверхностной диффузии алюминия.

На основании полученных результатов, можно сделать следующие выводы. Для системы титан - алюминий:

- смачивание сопровождается образованием интерметалл ида "ПА13;

- с повышением температуры и увеличением времени выдержки растет толщина интерметалл ид ной прослойки Т1А13, одновременно происходит ее растворение в жидкой фазе и диспергация;

- введение паров свинца действует аналогично повышению температуры, т.е. резко активизирует этот процесс за счет снижения энергии активации роста интерметалл и да Т1АЬ, что способствует интенсификации процессов смачивания и растекания.

Для системы титан - эвтектический силумин:

- введение в состав жидкой фазы кремния - Б! сопровождается образованием на границе с титаном тонкой прослойки второго интерметалл ида Т^А^!,;, которая резко замедляет процесс роста интер металл ид ной прослойки ИА1з;

- с повышением температуры и увеличением времени выдержки толщина прослойки Т^АЬЗи! остается практически постоянной, а толщина прослойки Т1А13 растет, однако в процессе роста она растворяется в жидкой фазе и диспергирует, аналогично системе титан - алюминий;

- введение паров свинца влияет на структуру интерметаллидных прослоек аналогично системе титан-алюминий, но в гораздо меньшем виде.

Исследования прочностных характеристик тавровых образцов из титана ВТ1-0, паяных алюминием АО и эвтектическим силумином, показали, что наи-

большая прочность, как при пайке алюминием, так эвтектическим силумином получена при минимальной температуре пайки, соответствующей началу стабильного смачивания, и составляет порядка 100 МПа. Повышение температуры пайки сопровождается снижением прочности, наиболее сильным для припоя — алюминия. Это связано со значительным увеличением объема интерметаллид-ных соединений в шве. Введение в паяльную атмосферу паров свинца, при прочих равных условиях, практически не влияет на прочность паяных соединений.

Для исследования влияния легирующих добавок, вводимых в алюминий, и химического состава титановых сплавов на структуру и механические свойства паяных соединений, были выбраны шесть наиболее широко применяемых листовых титановых сплавов (ВТ1-0, ОТ4-1, ВТ6С, ВТ15, ВТ20, ВТ23), а в качестве припоев — пять марок стандартных алюминиевых сплавов (АД1-0, АК12, 1201, ВАД1, 1177). Выбранные сплавы по химическому составу охватывают практически все элементы, наиболее широко применяемые для легирования титановых и алюминиевых сплавов.

Анализ микроструктуры паяных соединений показал, что если для сочетания ВТ1-0 — АД 1-0 характерно образование однослойного интерметаллида, то легирование как титанового, так и алюминиевого припоя приводит к образованию двойных прослоек интерметаллидов.

Толщина интерметаллидных прослоек для максимальной из исследуемых температур пайки меняется в пределах от <1 мкм до 15 мкм (для отдельных вытянутых выступов), в зависимости от сочетания титановый сплав — алюминиевый припой. С увеличением степени легирования, как основного металла, так и припоя, в структуре прослоек отчетливо наблюдается большое развитие процессов их диспергации и растворения, интенсифицирующихся при повышении температуры.

Результаты механических испытаний паяных соединений в различном сочетании титановых и алюминиевых сплавов (рисунок 10) позволяют сделать следующие выводы:

- легирование припоя практически не влияет на прочность паяных соединений технического титана ВТ1-0; некоторое увеличение прочности наблюдается лишь для эвтектического силумина и сплава ВАД-1;

- легирование титана при пайке техническим алюминием АД 1-0 так же незначительно влияет на прочность паяных соединений — наблюдается небольшое ее повышение при переходе от ВТ1-0 к титановым сплавам, за исключением сплава ВТ20, для которого прочность паяных соединений для всех исследуемых припоев имеет такое же значение, как и для ВТ1 -0;

- наибольшие значения прочности получены для сплава ВТ23 при использовании в качестве припоев сплавов ВАД-1, 1201 и 1177; для сплавов ВТ15 и ВТ6С — со сплавами ВАД-1 и 1177.

Во всех случаях наблюдалось разрушение по припою, изломы образцов имеют вязкий характер. Ни на одном из испытанных образцов не наблюдалось следов разрушения по интер металл идиому слою.

ВТ1-0

0Т4-1

ВТ20

ВТ23

втес вт15

Марка титанового сплава

Рисунок 10 - Результаты испытаний на прочность паяных образцов с различным сочетанием марок титановых сплавов и алюминиевых сплавов-припоев

Сопоставление результатов, полученных при исследовании прочности паяных соединений, с результатами анализа микроструктуры показало, что толщина интерметаллидного слоя, если она находится в пределах от 1 до 15 мкм, не влияет на прочность паяных соединений. Полученное увеличение прочности от 80...90 МПа до 120... 140 МПа связано с повышением прочности припоя за счет диспергирования и растворения в нем образующихся интерметалл идных прослоек.

Микроструктура паяных комбинированных соединений в сочетании «ти-тан(ВТ1-0)-алюминий(АМц)» на границе с титаном имеет прослойки интерме-таллидных соединений с теми же характерными особенностями, которые описаны выше для образцов по исследованию смачивания титана силумином. Однако ее форма и толщина более сложным образом зависит от режимов панки и величины паяльного зазора. Со стороны сплава АМц четкая граница с припоем не выявлена.

Сопоставление особенностей микроструктуры с результатами определения прочности паяных соединений (рисунок 11) подтверждает вывод о том, что прочность паяных соединений не зависит от толщины и нтер металл ид ной прослойки (в пределах 15 мкм), а увеличение прочности с повышением температуры пайки и увеличением времени выдержки является результатом растворения титана в припое.

Наибольшую прочность из исследованных имеют образцы с зазором 0,05 мм, температурой пайки 600 и 620°С и временем выдержки 10-15 минут (рис. 11) - для некоторых из них наблюдается пластическая деформация или разрушение алюминиевой части образца. При этом для зазоров до 0,1 мм обеспечивается прочность на уровне 100 МПа.

зазор 0,05 мм

Время выдержки, мин

С

>600 С »620 С

Рисунок 11 - Результаты прочностных испытаний образцов из ВТ1-0 с АМц паяных по различным

режимам и величиной зазоров (припой - эвтектически А силумин АК12)

0,1 0.2 0,3 0.4 0.5 06 0,7 0,8 Величина зазора, мм

Рисунок 12 - Влияние величины зазора на прочность паяного соединения

Положительные результаты по активированию и смачиванию титана алюминиевыми припоями позволили разработать композиционный припой для пайки увеличенных (некапиллярных зазоров) в конструкциях из титана и алюминия в различном их сочетании. Роль тугоплавкого наполнителя в композиционном припое выполняет порошок титана (ПТМ), а легкоплавкой составляющей — порошок эвтектического силумина (АК12-С).

Введение в состав припоя небольших (—1-3%) количеств порошка свинца обеспечивает стабильное смачивание титана эвтектическим силумином, начиная с температуры плавления последнего. Для приготовления пасты композиционного припоя наиболее эффективно использование органической связки состава: бутилацетат - 1000 мл,, ТБМ60 - 75 г., дибутилфталат - 70 мл. Соотношение порошка припоя и связки должно обеспечивать заполнение зазора пастой композиционного припоя под действием капиллярных сил.

Было установлено, что полное заполнение некапиллярных зазоров и качественное формирование паяного обеспечивается при соотношении количества тугоплавкой и легкоплавкой составляющей 60/40 % вес, В этом случае прочность паяных соединений при использовании титанового порошка с грануляцией менее 63 мкм близка к прочности сплава АМц при пайке зазоров до 0,8 мм (рисунок 12).

В четвертой главе — «Технологические особенности пайки сплавов на основе титана и алюминия и их сочетаний» - представлены технологические рекомендации по подготовке и сборке деталей, укладке припоя и пайке конструкций в различном сочетании «паяемый материал — припой», в том числе и при использовании композиционного припоя.

Выполненные в диссертационной работе исследования и полученные результаты позволили установить основные особенности технологических операций контейнерной пайки титановых и титано-алюминиевых конструкций.

Подготовка заготовок изделия и припоя в компактной форме (как титановых, так и алюминиевых) к пайке заключается в их травлении в растворе следующего состава: плавиковая кислота (НР) — 40%; азотная кислота (НИОз) -20%; вода (Н30) - 40%. Время травления - 3-5 сек, при температуре раствора Т=20,..35°С. После травления промывка в проточной воде в течение 30 минут и сушка. Пайка должна быть осуществлена не позднее 24 часов после травления.

При пайке титановых сплавов максимальная величина паяльного зазора при сборке определяется сочетанием титанового сплава и припоя. В большинстве случаев, как показали результаты проведенных экспериментов по заполнению переменного зазора, для обеспечения качественного формирования паяного шва величина зазора не должна превышать 0,2...0,3 мм, допустимо его увеличение на отдельных участках до 0,6 мм. В качестве оптимальной схемы укладки припоя рекомендуется размещать его около зазора с фиксацией его с помощью связки или другими известными способами (рис. 13,а). Возможно также применение припоя в виде пасты из порошка припоя на основе органической связки с добавлением в нее порошка свинца (рис. 13, б,в).

Рисунок 13 - Схема размещения припоя при пайке титановых сплавов алюминиевыми

припоями

а) б) в)

При пайке комбинированных титано-алюминиевых конструкций паяльный зазор, как фактор, определяющий прочность паяных соединений, должен быть минимальным и не превышать 0,2 мм. В качестве припоя используется эвтектический силумин в виде компактной заготовки из эвтектического силумина или порошок из него (АК12-С), количество которого должно быть минимально необходимым для заполнения зазора и формирования плавных галтелей.

Для обеспечения активирования поверхности в месте укладки припоя и формирования равномерных галтелей, рекомендуются схемы укладки припоя, показанные на рисунках 14 а,б и 13 б,в. Применение припоя в виде фольги (рис. 14, в) требует приложения сжимающего усилия при пайке, возможно также применение припоя в виде компактной заготовки (рис. 14, г)

Припои (комп.эаг-ка)

Припой (комп,эаг-ко)

,4 Монослои на А1\1

б) в) Г)

Рисунок 14 - Схема размещения припоя при пайке комбинированных титано-алюминиевых

конструкций

Пайка композиционным припоем может быть осуществлена при зазорах до 0,8 мм, который заполняется пастой припоя состава: порошок титана (ПТМ) — 5862% вес; порошок эвтектического силумина (АК12-С) — 36-39% вес; порошок свинца (ч.д.а.) — 2-3% вес; органическая связка — 50 мл на 100 гр. припоя. Для предотвращения усадочной пористости около зазора укладывается подпитка из легкоплавкой составляющей в виде компактной заготовки или пасты (рисунок 15). Количество припоя, используемого для подпитки, должно быть равно объему шва.

Гч\>: ГчЧЧп

I - паста композиционного припоя, 2 - подпитка из легкоплавкой составляющей, 3 - паяемые детали.

Рисунок 15 ~ Схема размещения композиционного припоя

Собранный узел помещается в контейнер (рисунок 16). Пайка осуществляется при Росх=5...8 Па и ниже.

1 - вспомогательный контейнер с затвором, 2-навеска магния (0,01 г/дм3 объема контейнера), 3 - изделие, 4 - навеска свинца (ш=1-2 г), при введении свинца в состав припоя - не требуется, 5 - неиспаряемый геттер (титановая губка, грануляцией 2-5 мм).

Рисунок 16 - Контейнер для пайки

и 5

Температура пайки титановых сплавов определяется исходя из химического состава используемого в качестве припоя алюминиевого сплава: от 600±5°С (припой - эвтектический силумин) до 670±5°С (чистый алюминий). При пайке комбинированных титано-алюминиевых конструкций и при использовании композиционного припоя Т„=600±5°С. Время выдержки при температуре пайки от 5 минут (обеспечивается стабильное смачивание и минимальная эрозия) до 10 минут (обеспечивается максимальная прочность). При пайке комбинированных конструкций для снижения остаточных напряжений и деформаций рекомендуется проводить релаксационный отжиг (рисунок 17).

Рисунок 17 — Термический цикл нагрева при пайке комбинированных конструкций

Контроль качества проводится согласно техническим условиям для конкретного изделия. При необходимости допускается механическая правка.

Выводы:

1. Комплекс выполненных в диссертационной работе исследований позволил впервые разработать технологические процессы пайки титано-алюминиевых конструкций и повысить точность и стабильность механических свойств паяных титановых специзделии алюминиевыми припоями за счет снижения температуры пайки.

2. При пайке в низком и среднем вакууме для создания условий безокислительного нагрева предложены специальные условия экранирования, направленные на ограничение объема газовой фазы, позволяющие снизить интенсивность процессов взаимодействия титана с компонентами газовой среды в 5-20 раз.

3. Стабильность процессов смачивания и растекания алюминиевых припоев по титану при Ри-^5-8 Па и температурах выше 680-700°С обеспечивается разработанными приемами экранирования с использованием контейнера с уплотняемым затвором. Снижение температуры смачивания на 80-100°С достигается путем создания в паяльном объеме паровой фазы свинца за счет введения его в виде компактной заготовки или компонента припоя.

4. При взаимодействии алюминиевых припоев с титаном свинец оказывает каталитическое действие в реакции образования интерметаллида Т1А13, определяющего процессы смачивания и растекания. Энергия активации образования и роста интерметаллида ЛА13 при введении паров свинца снижается в 2,5-3 раза. При этом наблюдается избирательное смачивание с образованием перед фронтом растекания ореола из фазы, обогащенной алюминием.

5. Одновременное введение в паяльный объем паровой фазы свинца и магния обеспечивает совместное активирование поверхностей титановых и алюминиевых сплавов при вакуумной контейнерной пайке, что расширяет технологические возможности создания комбинированных титано-алюминиевых конструкций. Установлены количественные показатели активаторов и условия их введения в различные компоненты паяльной системы.

6. Установлено влияние химического состава припоя и паяемого металла, выбранных из промышленно используемых сплавов титана и алюминия, на структуру и свойства паяных соединений: толщина интерметалл и дной прослойки до 15 мкм не снижает механических свойств паяных соединений.

7. Разработаны технологические процессы производства титановых и титано-алюминиевых конструкций, содержащие инженерные решения по:

- видам используемого припоя и способам его нанесения;

- пайке различных сочетаний паяемых материалов и припоев;

- конструкции оснастки для вакуумной контейнерной пайки;

- пайке соединений с некапиллярными сборочными зазорами;

которые внедрены в опытное и серийное производство НПО «Шторм»

(г. Одесса) и ФГУП ПО «СТРЕЛА» (г. Оренбург).

Результаты выполненных работ позволяют расширить область применения комбинированных конструкций с целью повышения эффективности использования конструкционных материалов. Целесообразно дальнейшее продолжение исследований по влиянию других химических элементов и их сочетаний на процессы активирования при пайке титановых и титано-алюминиевых конструкций и механические свойства паяных соединений.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Перевезенцев Б.Н., Шашкин О.В., Соколова Н.М. Кинетика газонасыщения титана при нагреве его в вакууме с различными способами экранирования // Пайка-2000: Материалы международной научно-технической конференции. - Тольятти: ТолПИ, 2000. -С. 121-125.

2. Перевезенцев Б.Н., Шашкин О.В,, Соколова Н.М., Синяков А.П. Смачивание титана алюминием и сплавами системы Ti-Al // Наука, техника, образование г. Тольятти и Волжского региона. Межвузовский сборник научных трудов. Часть 2. - Тольятти: ТолПИ, 2000 г. - С. 171-174.

3. Перевезенцев Б.Н., Шашкин О.В., Соколова Н.М. О влиянии паровой фазы свинца на поверхностное натяжение алюминия и его сплавов // Пайка. Современные технологии, материалы, конструкции: Материалы семинара.

- Москва: ЦРДЗ, 2001. - С.63-66.

4. Перевезенцев Б.Н., Шашкин О.В. Особенности вакуумной пайки комбинированных конструкций из Ti и Al // Современные материалы и технологии 2002: Материалы Международной научно-технической конференции.

- Пенза: ПДЗ, 2002 г. - С. 71 -75.

5. Перевезенцев Б.Н., Шашкин О.В., Соколова Н.М., Синяков А.П. Пайка конструкций из алюминиевых сплавов с некапиллярными зазорами // Сварочное производство. - Москва, 2002. № 8. — С. 40-43.

6. Перевезенцев Б.Н., Шашкин О.В. Особенности процессов смачивания титана припоями системы Al-Si. // Пайка, современные технологии, материалы, конструкции, опыт эксплуатации паяных конструкций. Материалы международной конференции. — Москва: ЦРДЗ, 2003. - С. 111-114.

7. Perevezentsev B.N., Shashkin O.V., Sokolova N.M., Sinyakov A.P. Brazing structures of aluminium alloys with non-capillary gaps // Welding International. - 2003, №17(1). - C. 78-80.

8. Перевезенцев Б.H., Шашкин О.В. Особенности пайки тонкостенных конструкций из титана // Авиакосмические технологии и оборудование: Материалы всероссийской научно-практической конференции. 10—13 августа 2004 года. - Казань: Изд-во Казанского государственного технического университета, 2004.-С. 130-135,

9. Perevezentsev B.N., Krasnopevtsev A.U., Shashkin O.V. Interphase interaction ia the process of furnace or vacuum brazing // 2nd Int. Brazing & Soldering Conf., San Diego, February 17-19, 2003. 1 c,

Ю.Перевезенцев Б.Н., Шашкин О.В. Активирование поверхности и процессы, протекающие при смачивании титана алюминием и сплавами системы Al-Si // Пайка-2005: Сб. трудов Международной научно-технической конференции. - Тольятти: ТГУ, 2005. — С. 105-110.

11.Шашкин О.В., Ивашкин М.В. Получение цифровых изображений микроструктуры паяных соединений с помощью микроскопа МИМ-8 // Пайка-2005: Сб. трудов Международной научно-технической конференции. — Тольятти: ТГУ, 2005.-С. 147-150.

Подписано в печать с электронного оригинал-макета 18.09.2006. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Усл. печ. л, 1,0. Тираж 120 экз. Заказ 84/03

Тольяттинский государственный университет сервиса. 445667, г. Тольятти, ул. Гагарина, 4.

АННОТАЦИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПАЯЕМОСТЬ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И АЛЮМИНИЯ.

1.1. Паяемость титана и его сплавов.

1.1.1. Физико-химические свойства титана и его сплавов.

1.1.2. Особенности пайки титана.

1.1.3. Припои для пайки титана и его сплавов.

1.1.4. Способы пайки титана и его сплавов.

1.2. Паяемость алюминия и его сплавов.

1.2.1. Физико-химические свойства алюминия и его сплавов.

1.2.2. Особенности пайки алюминия и его сплавов.

1.2.3. Припои для пайки алюминия и его сплавов.

1.2.4. Способы пайки алюминия и его сплавов.

1.3. Применение и особенности пайки комбинированных титано-алюминиевых конструкций.

2. АКТИВИРОВАНИЕ И ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

2.1. Активирование поверхности титана при нагреве в вакууме.

2.1.1. Газонасыщение титана и условия его безокислительного нагрева.

2.1.2. Влияние паровой фазы металлов на процессы активирования.

2.2. Особенности совместного активирования поверхности титана и алюминия при вакуумной пайке.

2.2.1. Влияние комплексного введения паров металлов-активаторов на смачивание титана.

2.2.2. Условия совместного смачивания алюминия и титана алюминиевыми припоями.

3. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПАЯНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.

3.1. Интерметаллидные прослойки, условия их образования и роста.

3.1.1. Образование химических соединений в системе Ti-Al-Si.

3.1.2. Влияние легирующих элементов на формирование интерметаллидных прослоек.

3.2. Механические свойства паяных соединений.

3.2.1. Механические свойства паяных соединений из титановых сплавов

3.2.2. Механические свойства паяных комбинированных соединений в сочетании «титан-алюминий».

3.3. Особенности структуры и свойств соединений паяных композиционным припоем.

3.3.1. Пайка алюминиевых сплавов композиционным припоем.

3.3.2. Выбор оптимального соотношения количества наполнителя и легкоплавкой составляющей композиционного припоя.

3.3.3. Исследование влияния грануляции наполнителя композиционного припоя на прочность и микроструктуру паяных соединений.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТИПОВЫХ ОПЕРАЦИЙ КОНТЕЙНЕРНОЙ ПАЙКИ ТИТАНОВЫХ

И ТИТАНО-АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

4.1. Технологические рекомендации по пайке изделий из титана алюминиевыми припоями.

4.1.1. Подготовка поверхности паяемых деталей к пайке.

4.1.2. Сборка и укладка припоя.

4.1.3. Пайка и контроль качества паяных соединений.

4.2. Технологические рекомендации по пайке комбинированных конструкций в сочетании титан-алюминий.

4.2.1. Сборка и укладка припоя.

4.2.2. Пайка и контроль качества паяных соединений.

4.3. Технологические рекомендации по пайке конструкций композиционным припоем.

4.3.1. Сборка и размещение припоя.

4.3.2. Пайка и контроль качества паяных соединений.

Актуальность проблемы исследования

В конструкциях теплообменных аппаратов и других сложных изделий машиностроения применение легких сплавов на основе титана и алюминия, и особенно их комбинаций, обеспечивает максимальное уменьшение веса и повышение прочности, коррозионной стойкости и других эксплуатационных показателей. Однако это требует создания и совершенствования способов соединения этих материалов, в том числе и разнородном сочетании, позволяющих получать качественные соединения. Наиболее перспективным способом создания неразъемных соединений этих материалов является пайка. Несмотря на то, что известно достаточное количество способов пайки титана и алюминия, проведенный анализ показывает, что сведения о вакуумной пайке этих материалов в комбинированных конструкциях в литературе отсутствуют.

Цель работы: расширение технологических возможностей производства и повышение качества титановых и титано-алюминиевых конструкций паяных припоями на основе алюминия путем установления закономерностей активации и взаимодействия припоя с паяемым материалом при контейнерной пайке в вакууме.

Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1. Установить условия и закономерности активирования поверхности титана и его сплавов в вакууме.

2. Определить влияние паровой фазы металлов на процессы смачивания титана припоями на основе алюминия и формирование паяного соединения.

3. Выявить условия одновременного смачивания титана и алюминия при вакуумной контейнерной пайке.

4. Установить влияние технологических параметров процесса пайки на структуру и свойства паяных соединений.

5. Разработать типовые технологические операции контейнерной пайки конструкций из титана, алюминия и их сочетания.

Методы исследования:

Механические испытания, металлографические исследования макро- и микроструктуры, микрорентгеноспектральный анализ, неразрушающий качественный и количественный локальный рентгеновский анализ химического состава, гравиметрические исследования, статистические методы обработки полученных результатов.

Достоверность результатов исследования и методов расчетов обеспечивалась путем повторных (многократных) опытов и соответствующей статистической обработкой их результатов, а также использованием современных методик исследования и средств измерения.

Объект исследования - паяные титановые и титано-алюминиевые конструкции.

Предмет исследования - процессы формирования структуры и свойств паяных соединений.

Научная новизна проведенного диссертационного исследования заключается в том, что впервые:

1. Экспериментально установлены зависимости взаимодействия титана с компонентами газовой среды в условиях вакуумной пайки. Показано, что безокислительный нагрев титана и очистка его поверхности обеспечиваются применением контейнеров с уплотняемым затвором при давлениях ниже 5. .8 Па и температурах выше 600°С.

2. Выявлены условия совместного смачивания титана и алюминия, основанные на введении в паяльный объем паров металлов-активаторов.

3. Показано, что свинец является катализатором в реакции образования интерметаллида TiAl3, обеспечивающего процесс смачивания титановых сплавов алюминиевыми припоями. Энергия активации процесса образования и роста интерметаллида при введении свинца снижается в три раза.

4. Установлен эффект избирательного смачивания титана эвтектическим силумином в присутствии свинца в паровой фазе, или компонента припоя.

Практическая ценность результатов исследования заключается в том, что:

- на основе выявленных закономерностей разработаны и внедрены в производство технологические процессы пайки титановых и титано-алюминиевых конструкций алюминиевыми припоями;

- определены размеры контейнеров, количество, гранулировка засыпки и дозировка металлов-активаторов;

- усовершенствована методика исследования процессов смачивания по методу «лежащей капли».

Внедрение результатов работы.

Полученные в результате исследований процессов смачивания, формирования структуры и свойств паяных соединений высокоактивных металлов и сплавов технические рекомендации и технологический процесс вакуумной пайки консолей из титановых сплавов внедрены в производственный процесс Федерального государственного унитарного предприятия ПО «СТРЕЛА» (г. Оренбург). Предложенный технологический процесс позволяет получать паяные соединения с более высокими пластическими свойствами, экономический эффект от внедрения разработки достигнут за счет повышения качества продукции.

Апробация работы.

Основные положения работы представлены и доложены на: Международной научно-технической конференции «Пайка-2000» (Тольятти, ТолПИ, 2000); семинаре «Пайка. Современные технологии, материалы, конструкции» (Москва, ЦРДЗ, 2001); Международной научно-технической конференции «Современные материалы и технологии» (Пенза, ПДЗ, 2002); Международной конференции «Пайка, современные технологии, материалы, конструкции, опыт эксплуатации паяных конструкций» (Москва, ЦРДЗ, 2003); Всероссийской научнопрактической конференции «Авиакосмические технологии и оборудование» (Казань, КГТУ, 2004); 2-й конференции «Brazing & Soldering» (San Diego, 2003); Международной научно-технической конференции «Пайка-2005» (Тольятти, ТГУ, 2005).

Разработанные технологические подходы и паяные натурные образцы экспонировались на различных выставках и были награждены: медалью «Лауреат ВВЦ» (Москва, 2004); серебряной медалью и Дипломом IV Московского международного салона инноваций и инвестиций (Москва, ВВЦ, 2004).

Основное содержание диссертационного исследования отражено в 11 публикациях, в числе которых 8 статей и тезисов докладов в сборниках материалов конференций и семинаров, 1 статья в сборнике научных трудов и 2 статьи в центральных периодических изданиях.

Положения, выносимые на защиту:

1. Кинетические зависимости газонасыщения титана и условия его безокислительного нагрева в вакууме.

2. Условия совместного активирования поверхностей титановых и алюминиевых сплавов при вакуумной контейнерной пайке алюминиевыми припоями.

3. Механизм влияния паровой фазы свинца на процессы смачивания и растекания припоя по поверхности титановых сплавов.

4. Зависимость структуры и свойств паяных соединений от химического состава паяемых материалов и применяемых припоев, определяющих технологические режимы пайки.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе, библиографического списка из 148 наименований, изложена на 161 странице, содержит 65 рисунков, 33 таблицы, 1 приложение.

Выводы по 3 главе.

На основании проведенных экспериментальных работ и их анализа можно сделать следующие выводы:

1. Процесс взаимодействия алюминиевых припоев с паяемым металлом определяется образованием на межфазной границе прослойки интерметаллида Т1А13, толщина и структура которой зависит от температуры, времени контакта и состава взаимодействующих материалов.

2. Интерметаллидные прослойки, толщина которых не превышает 15 мкм, не оказывают существенного влияния на механические свойства паяных соединений.

3. Пайка при температурах выше 700.710°С приводит к существенному увеличению скорости роста и диспергации интерметаллида, что при длительных выдержках может привести к переходу всего припоя в интерметаллид и разрушению паяного соединения. Снижение температуры пайки за счет предложенных приемов активации позволяет контролировать процесс роста интерметаллида и обеспечивать высокие механические свойства паяных соединений.

4. Энергия активации образования и роста интерметаллида TiAl3 в условиях введения паровой фазы свинца существенно снижается (в 2,5-3 раза), что позволяет объяснить эффект избирательного смачивания, и определить роль свинца как катализатора в реакции образования интерметаллида в системе «титан-алюминий».

5. Определены значения механических свойств паяных соединений при различных сочетаниях паяемых материалов и применяемых припоях, что позволяет обоснованно подходить к проектированию паяных титановых и титано-алюминиевых конструкций.

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТИПОВЫХ ОПЕРАЦИЙ КОНТЕЙНЕРНОЙ ПАЙКИ ТИТАНОВЫХ И ТИТАНО-АЛЮМИНИЕВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

4.1. Технологические рекомендации по пайке изделий из титана алюминиевыми припоями

Выполненные в диссертационной работе исследования и полученные результаты позволили установить основные особенности технологических операций контейнерной пайки титановых и титано-алюминиевых конструкций.

4.1.1. Подготовка поверхности паяемых деталей к пайке.

Подготовка заготовок изделия и припоя в компактной форме к пайке заключается в их обязательном травлении для удаления с поверхности оксидных пленок. Заготовки из титановых сплавов подвергаются травлению по стандартной для этих материалов технологии: в растворе следующего состава:

- плавиковая кислота (HF) - 40%;

- азотная кислота (HN03) - 20%;

- вода (Н20) - 40%.

Время травления - 3-5 сек, при температуре раствора Т=20.35°С. После травления промывка в проточной воде в течении 30 минут и сушка. Пайка должна быть осуществлена не позднее 24 часов после травления. В случае, если заготовки из титановых сплавов поступают на сборку после механической обработки и пайка осуществляется в течении указанного времени, травление не обязательно. В этом случае достаточно очистки поверхности от стружки и остатков смазывающе-охлаждающих жидкостей и обезжиривания ацетоном или бензином.

Травление алюминиевых заготовок (припоя) традиционно проводится в о водном растворе состава: сода каустическая (40-60 т/т ), тринатрийфосфат о 3 3

40-60 г/дм ), сода углекислая (40-60 г/дм ), жидкое стекло (25-35 г/дм ), в течении 2-4 минут с последующей промывкой, осветлением, пассивизацией и сушкой. Однако эксперименты по возможности травления алюминия с использованием более простой технологии - в растворе для травления алюминия с промывкой и сушкой по аналогичным режимам, дали положительные результаты. Исходя из этого можно рекомендовать одновременное травление в одном растворе как титановых, так и алюминиевых заготовок.

После травления на поверхности заготовок не должно быть травильного шлама.

4.1.2. Сборка и укладка припоя

Сборка осуществляется фиксацией заготовок в необходимом положении в специальных сборочных приспособлениях. На качество формирования паяного соединения определяющим образом влияет величина паяльного зазора, который обеспечивается точностью изготовления и сборки, его длиной и местом расположения припоя.

Качество формирования паяных соединений оценивалось по длине заполнения переменного зазора, величина которого изменялась от 0 до 1,2 мм на длине 40 мм (рисунок 52). Рассматривались различные сочетания «основной металл (титановый сплав) - припой (алюминиевый сплав)», представленные в таблицах 21, 22.

Рисунок 52 - Образец для оценки качества формирования паяного шва по длине заполнения переменного зазора

Все образцы паяли в вакууме с Росх«5-10" Па с использованием вспомогательного контейнера с затвором, уплотняемым титановой губкой, и с введением паров свинца и магния. Температура пайки составляла 600, 625, 650 и 675°С, в зависимости от марки сплава - припоя, время выдержки 5 минут.

Результаты измерений длины заполненных зазоров приведены в таблице 31. Внешний вид образцов после пайки - на рисунке 53.

Рисунок 53 - Внешний вид образцов с неравномерными зазорами после пайки

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Общие выводы

1. Комплекс выполненных в диссертационной работе исследований позволил впервые разработать технологические процессы пайки титано-алюминиевых конструкций и повысить точность и стабильность механических свойств паяных титановых специзделий алюминиевыми припоями за счет снижения температуры пайки.

2. При пайке в низком и среднем вакууме для создания условий безокислительного нагрева предложены специальные условия экранирования, направленные на ограничение объема газовой фазы, позволяющие снизить интенсивность процессов взаимодействия титана с компонентами газовой среды в 5-20 раз.

3. Стабильность процессов смачивания и растекания алюминиевых припоев по титану при Рост=5-8 Па и температурах выше 680-700°С обеспечивается разработанными приемами экранирования с использованием контейнера с уплотняемым затвором. Снижение температуры смачивания на 80-100°С достигается путем создания в паяльном объеме паровой фазы свинца за счет введения его в виде компактной заготовки или компонента припоя.

4. При взаимодействии алюминиевых припоев с титаном свинец оказывает каталитическое действие в реакции образования интерметаллида Т1А13, определяющего процессы смачивания и растекания. Энергия активации образования и роста интерметаллида TiAl3 при введении паров свинца снижается в 2,5-3 раза. При этом наблюдается избирательное смачивание с образованием перед фронтом растекания ореола из фазы, обогащенной алюминием.

5. Одновременное введение в паяльный объем паровой фазы свинца и магния обеспечивает совместное активирование поверхностей титановых и алюминиевых сплавов при вакуумной контейнерной пайке, что расширяет технологические возможности создания комбинированных титано-алюминиевых конструкций. Установлены количественные показатели активаторов и условия их введения в различные компоненты паяльной системы.

6. Установлено влияние химического состава припоя и паяемого металла, выбранных из промышленно используемых сплавов титана и алюминия, на структуру и свойства паяных соединений: толщина интерметаллидной прослойки до 15 мкм не снижает механических свойств паяных соединений.

7. Разработаны технологические процессы производства титановых и титано-алюминиевых конструкций, содержащие инженерные решения по:

- видам используемого припоя и способам его нанесения;

- пайке различных сочетаний паяемых материалов и припоев;

- конструкции оснастки для вакуумной контейнерной пайки;

- пайке соединений с некапиллярными сборочными зазорами; которые внедрены в опытное и серийное производство НПО «Шторм» г. Одесса) и ФГУП ПО «СТРЕЛА» (г. Оренбург).

1. Еременко В.Н. Титан и его сплавы Киев: АН УССР, 1960. - 383 с.

2. Горощенко Я. Г. Химия титана, ч. 1-2. Киев: Наукова Думка, 1970. -169 с.

3. Иванов В.Е., Папиров ИИ, Тихинский Г.Ф., Амоненко В.М. Чистые и сверхчистые металлы. М.: Металлургия, 1965. - 263 с.

4. Справочник по пайке / Под ред И.Е. Петрунина. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2003. 480 с.

5. Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

6. Кубашевский О., Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1965.-428 с.

7. Zwicker U. Titan und Titanlegierungen. // Bowen H.I.M., Trace elements in biochemistry L.- N. Y.- В., 1974. - 1966.

8. Стейнберг M.A. Тугоплавкие металлические материалы для космической техники. М.: Мир, 1996. - 420 с.

9. Глазунов С. Г., Моисеев В. Н. Конструкционные титановые сплавы. М.: Машиностроение, 1974. -368 с.

10. Молчанова Е.К. Атлас диаграмм состояния титановых сплавов. М.: «Машиностроение», 1984. - 392 с.

11. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. Изд. 2-е (дополненное и переработанное), -М.: Металлургия, 1991.-431 с.

12. Гуревич С.М., Замков В.Н., Блащук В.Е. и др. Металлургия и технология сварки титана и его сплавов. 2-е изд. дополн. и перераб. К.: Наук. Думка, 1986.-240 с.

13. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1972. - 480 с.

14. Бондарь А.В., Пешков В.В. и др. Диффузионная сварка титана и его сплавов. Воронеж: Издательство Воронежского государственного университета, 1998. - 256 с.

15. Есенберлин Р.Е. Пайка и термическая обработка деталей в газовой среде и вакууме. JL: Машиностроение, 1972. - 184 с.

16. Батаронов И.Л., Пешков В.В., Пешков В.Ф. и др. О кинетике роста и растворения слоя новой фазы в нестационарных условиях // Сборник научных трудов ВГТУ. 1995. - с 61-68.

17. Патон Б.Е., Медовар Б.И., Бойко Г.А., Пузрин Л.Г., Григоренко Г.М. О растворении газов воздуха в твердом металле в процессе самопроизвольной очистки его поверхности // Д.А.Н. 1968. - Т. 181. - №1 - С. 76.

18. Патон Б.Е., Медовар Б.И., Кирдо И.В., Пузрин Л.Г., Бойко Г.А., Луцюк-Худин В.А. Самопроизвольная очистка металла от окисных плёнок // Д.А.Н. 1964. - Т.159. - №1. - С. 72-73.

19. Лашко С.В., Лашко Н.Ф. Пайка металлов. Изд. 4-е., М.: Машиностроение, 1988.-376 с.

20. Справочник по пайке / Под ред. И.Е.Петрунина. М.: Машиностроение, 1984.-400 с.

21. Справочник по пайке / Под ред И.Е. Петрунина. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2003. 480 с.

22. Петрунин И.Е., Маркова И.Ю., Екатова А.С. Металловедение пайки. М.: Металлургия, 1976.-264 с.

23. Элиот Р.П. Структуры двойных сплавов. Т.2. М.: «Металлургия», 1970. -472 с.

24. Хряпин В.Е. Справочник паяльщика. Изд. 5-е. М.: Машиностроение, 1981.-349 с.

25. Лашко Н.Ф., Лашко С.В. Контактные металлургические процессы при пайке. -М.: Металлургия, 1977. 192 с.

26. Лашко Н.Ф., Лашко С.В. Пайка металлов. М.: Машиностроение, 1977. -328 с.

27. Крафт В.В. Пайка разнородных металлов с деформированием соединяемых элементов // Сварочное производство. 1980. - №10. - С. 22-23.

28. Калин Б.А., Севрюков О.Н., Федотов В.Т. и др. Новые аморфные припои для пайки титана и его сплавов // Сварочное производство. 2001. - №3. -С. 37-39.

29. Калин Б.А., Федотов В.Т., Севрюков О.Н. и др. Аморфные ленточные припои для высокотемпературной пайки. Опыт разработки технологии производства и применения // Сварочное производство. 1998. - №1. - С. 15-18.

30. Плющев А.Н. Разработка быстрозакаленных аморфных и микрокристаллических сплавов для высокотемпературной пайки материалов атомной техники. Дис. канд. техн. наук : 01.04.07. -М., 2003.

31. Нестеров А.Ф., Долгов Ю.С., Телков A.M. Пайка титановых конструкций алюминиевыми припоями // Сб. научных трудов «Припои для пайки современных материалов»,-Киев: ИЭС им. Патона, 1985.-С. 126-131.

32. Нестеров А.Ф., Долгов Ю.С., Телков A.M. Формирование соединений титана паяных алюминиевыми припоями // Сварочное производство. -1988 г.-№10.-С. 15-17.

33. Рыльников B.C. Пайка титановых сплавов припоями на основе алюминия // Сб. научных трудов ВИАМ. М., 1978.

34. Маурах М.А., Орлов А.С. Смачивание промышленных титановых сплавов жидким алюминием // Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции «Пайка в машиностроении». М.: ЦПНТО МП, 1974. - С. 105-110.

35. Лашко Н.Ф., Лашко С.В. Вопросы теории и технологии пайки. Саратов: изд-во Саратовск. ун-та, 1974 - 248 с.

36. Перевезенцев Б.Н., Шавкунов А.В, Гринзайд ИИ, Дашков В.И. Пайка изделий из титановых сплавов с применением термовакуумных покрытий // Сварка новых высокопрочных материалов. Куйбышев, 1967.

37. Металловедение алюминия и его сплавов: Справочник / Беляев А.И., Боч-вар О.С., Буйнов Н. Н. и др. Отв. ред. Фридляндер И.И. М.: Металлургия, 1983.-279 с.

38. Сальников В.М., Конкевич В.Ю. и др. Новые плакированные алюминиевые сплавы для пайки в вакууме // Пайка в машиностроении: тезисы докладов ВНТК. Тольятти: ТолПИ, 1991. - С. 53-56.

39. Суслов А.А., Строганов A.M. Пайка термоупрочняемых алюминиевых сплавов // Пайка в машиностроении: тезисы докладов ВНТК. Тольятти: ТолПИ, 1991.-С. 121-125.

40. Никитин СЛ., Ряховский А.П. и др. Некоторые вопросы создания литейных композиционных материалов // Сб. ст. «Новые материалы и технологии», -М.: изд. ЛАТМЭС, 1996.

41. Бочвар А. А. Металловедение: Учеб. для металлург, и технолог, специальностей вузов. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Металлургиздат, 1956. - 495 с.

42. ГОСТ 1583-93 Сплавы алюминиевые литейные. М.: Издательство стандартов. - 1993.

43. Никитинский A.M. Пайка алюминия и его сплавов.-М.: Машиностроение, 1983.- 190 с.

44. Жуховицкий А.А., Шварцман Л.А. Физическая химия. М.: Металургия, 1976.-543 с.

45. Бесфлюсовая пайка алюминиевых теплообменников: технический отчет о г/б НИР /Тольяттинский политехнический институт: рук. Лашко С.В., Перевезенцев Б.Н. Тольятти: ТолПИ, 1970. - 76 с.

46. Хансен М. Структуры двойных сплавов: Справочник / М.Хансен, К. Ан-дерко; Пер. с англ. П. К.Новика и др.; Под ред. И. И. Новикова, ИЛ. Ро-гельберга. 2-е изд., перераб. - М.: Металлургиздат, 1962. - Т. 1. - 1962. -608 с.

47. Гржимальский Л.Л., Ильевский И.И. Технология и оборудование пайки. -М.: Машиностроение, 1979. 240 с.

48. Bollenrath F., Metzger G. The brazing of titanium to aluminium // Welding Journal.- 1963.-№10.-P. 42.

49. Справочник по сварке, пайке, склейке и резке металлов и пластмасс. Под ред. Ноймана А., Рихтера Е. Пер. с нем. М.: Металлургия, 1980. - 464 с.

50. Суслов А.А. В кн.: Технология и оборудование высокотемпературной пайки. М., МДНТП, 1973.

51. Сторчай Е.И., Соколова А.В. и др. Новая экологически чистая технология пайки крупногабаритных алюминиевых пластинчато-ребристых теплообменников // Сб. ст. «Пайка в создании изделий современной техники». -М.: Знание, 1995.

52. Хорунов В.Ф., Сабдаш О.М. Пайка алюминия с использованием реактивного флюса // Сб. трудов международной научно-технической конференции «Пайка-2005». Тольятти: ТГУ, 2005 - С. 172-175.

53. Schmatz D.I., Winterbottom W.Z. A fluxless process for brazing aluminum heat exchangers in inert gas // Welding Journal. 1983. - № 10(62). - P. 31-38.

54. Wittke K., Bosler R. Okonomisches Lotverfahren fur Handwerks und Industriebetriebe //Vetallverarbeitung. - 1984. - 38. №6. - S.176.

55. Пузрин Л.Г., Шляхтич И.И. Высокотемпературная печная флюсовая пайка // Прогрессивные методы в пайке. Киев: ИЭС им. Е.О.Патона, 1986. - С. 44-48.

56. Пат. 3378914 США, МКИ В23К, НКИ 29-494. Fluxless aluminum brazing / С.J.Miller. Опубл. 23.04.68.

57. Пат. 3673678 США, МКИ В23К 31/02, 35/38. Fluxless brazing process / G.T.Moreau, I.P.Bielefelct. Опубл. 04.07.72.

58. A.c. 606693 СССР, МКИ В23К 1/04, 35/38. Способ бесфлюсовой пайки деталей из алюминия и его сплавов / Осипов И.И., Барсуков А.В., Папин Ю.А., Сучков Е.Б., Зеленов А.Н. Опубл. 15.05.78, Бюл. №18.

59. Рымарь В.И., Радзиевский В.Н. Высокотемпературная автовакуумная пайка с использованием сорбентов // Сварочное производство. 1978. - №2. -С. 12-14.

60. Россошинский А.А. Прогрессивные методы в пайке // Прогрессивные методы в пайке. Киев: ИЭС им. Е.О.Патона, 1986. - С. 5-9.

61. Смирнов Т.Н. Прогрессивные способы пайки алюминия. М.: Металлургия, 1981.-240 с.

62. Guo Ji, Не Zhijing, Ma Jingxia. О динамике процесса вакуумной пайки алюминия // Ханьцзе сюэбао,Trans China Weld.Inst. 1984 - №3. - P. 125-131.

63. Лебедев Ю.А. Бесфлюсовая пайка в замкнутой воздушной среде // Прогрессивные способы сварки, новые материалы и конструкции в сварочном производстве. Ижевск: Удмуртия, 1973. - С. 60-61.

64. Перевезенцев Б.Н., Соколова Н.М., Телицина Г.А. Активирование поверхности при вакуумной пайке алюминия. // Сварочное производство. 1996. -№2.-С. 19-20.

65. Суслов А.А Высокотемпературная бесфлюсовая пайка алюминиевых сплавов в вакууме. Тр. ВНИИНмаш, 1975, - вып.21.

66. Singlton O.R., McNamara P. Aluminum vacuum brazing materials and surfase effects // Aluminum (BRD). - 1974. - 50. №6. - P. 407-410.

67. Takemoto Т., Nakamura H., Okamoto J. Vacuum brazing of aluminium / Titanium joints with aluminium filler metals // Keikinzoku Japan Light metals welding. - 1986. -V36. N9. -P.548-554.

68. Создание комплекса технологий для пайки тонколистовых теплообменных конструкций из титановых и алюминиевых сплавов: отчет по г/б НИР (заключительный) / Тольяттинский политехнический институт: рук. Б. Н. Перевезенцев. Тольятти: ТолПИ, 1996. - 110 с.

69. Перевезенцев Б.Н., Соколова Н.М., Телицына Г.Л. Пайка алюминия в низком вакууме // Сварочное производство. 1996. - № 6. - С. 15-17.

70. Пекин Ю.И., Щепара В.Д и др. Исследование возможности бесфлюсовой пайки алюминия с большими зазорами // В кн.: Надежность и качество паяных изделий. М.: МДНТП, 1982, ч.1.

71. Суслов А.А., Лаврентьев В.В. Технология серийного производства паяных алюминиевых теплообменников // Изготовление теплообменной аппаратуры: Сб. материалов семинара. М.: ЦРДЗ, 1993. - С. 174-179.

72. Радзиевский В.Н., Рымарь В.И. Автовакуумная пайка с нагнетанием припоя в некапиллярный зазор // Надежность и качество паяных соединений: тез. докл. Всесоюз. науч.-техн. конф. Саратов, сент. 1982 4.2. - С. 130132.

73. Исследование процессов смачивания, формирования структуры и свойств паяных соединений высокоактивных металлов и сплавов: отчет о НИР (заключительный) / Тольяттинский государственный университет: рук. Перевезенцев Б.Н. Тольятти: ТГУ, 2004. - 52 с.

74. Takemoto Т., Nakamura Н., Ukuo О. Vacuum brazing of titanium with aluminium filler metals. // Keikinzoku journal of the light metal welding and construction Japan light metal welding. 1986, - №10.

75. Перевезенцев Б.Н., Соколова H.M., Селиванов B.K., Телицина Г.А. Технология изготовления комбинированных титано-алюминиевых теплообменников. // Изготовление теплообменной аппаратуры: материалы семинара. -М.: ЦРДЗ, 1993.-С. 48-51.

76. Perevezentsev B.N., Krasnopevtsev A.U., Shashkin O.V. Interphase interaction in the process of furnace or vacuum brazing // 2nd Int. Brazing & Soldering Conf, San Diego, February 17-19, 2003,- 1 c.

77. A.c. 1258635 СССР, МКИ B23K 1/00, 35/38. Способ пайки в парах легкоис-паряющегося элемента / Перевезенцев Б.Н., Краснопевцев А.Ю., Витт-ке К.А.- Опубл. 23.09.86, Бюл. №35.

78. А.с. 829360 СССР, МКИ В23К 1/00, 35/38. Способ бесфлюсовой вакуумной пайки в парах активных металлов / Перевезенцев Б.Н., Тюнин Ю.Н., Краснопевцев А.Ю. Опубл. 15.05.81, Бюл. №18.

79. Григорьев Г.А., Лапин В.Л., Березников Ю.И. О влиянии паров расплава на кинетику смачивания твёрдого металла // Изв.АН СССР. Металлы. -№3.- 1974.-С. 118-120.

80. Гельман А.С., Барышев М.С. О взаимодействии с газами в условиях автовакуумного нагрева при сварке // Сварочное производство. 1971. - №5. -С. 9-11.

81. Рымарь В.И., Лоцманов С.Н., Радзиевский В.Н., Чернов В.Ю. Взаимодействие Мп, Сг, и Ti с воздухом в условиях автовакуумного нагрева при пайке // Сварочное производство. 1973. - №11. - С. 6-8.

82. Технология тонких плёнок // Справочник в 2-Х томах. Под. ред. Майселла Л., Глэнга Р. Пер. с англ. М.: Советское радио, 1977. - 664 с.

83. Перевезенцев Б.Н., Селиванов В.К., Овсянников О.А. Пайка конструкций из сплава ВТ6С алюминиевыми припоями. // Новые достижения в областипайки: сб. научных трудов. Киев: ИБС им. О.В. Патона, 1992. - С. 107114.

84. Россошинский А.А. Вопросы образования паяного соединения // Припои для пайки современных материалов. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1985. -С. 3-13.

85. Перевезенцев Б.Н., Соколова Н.М., Уполовников Ю.Н. Особенности пайки тонколистовых конструкций из титана // Сварочное производство. 1975. -№3 -С. 38-39.

86. Дубинин Г.Н. Структурно-энергетическая гипотеза влияния диффузионного слоя на объёмные свойства сплавов // Защитные покрытия на металлах. 1976. -вып. 10. -С. 90-96.

87. Фаст Д.Д. Взаимодействие металлов с газами. Т.2. Кинетика и механизм реакций. Пер. с англ. М.: «Металлургия», 1975. - 352 с.

88. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. Л.: Химия, 1966. - 536 с.

89. Дэшман С. Научные основы вакуумной техники. М.: Мир, 1964, - 715 с.

90. А.с. 1107971 СССР, МКИ В23К 1/00, 35/38. Способ пайки изделий / Перевезенцев Б.Н., Тюнин Ю.Н., Краснопевцев А.Ю. Опубл.15.08.84, Бюл. №30.

91. А.с. 1147529 СССР, МКИ В23К 3/04. Контейнер для пайки в активной газовой среде / Ключников И.П., Тихомиров А.Е., Шапиро А.Е. и др., -Опубл. 30.03.85, Бюл. №13.

92. А.с. 1454595 СССР, МКИ В23К 3/00, C21D 9/00. Засыпка затвора контейнера для пайки / Перевезенцев Б.Н., Краснопевцев А.Ю., Тюнин Ю.Н. и др., Опубл. 11.02.89, Бюл. №4.

93. А.с. 496125 СССР, МКИ В23К 3/04, 35/38. Устройство для пайки в атмосфере паров испаряющихся металлов / Чернов В.Ю., Радзиевский В.Н., Рымарь В.И. Опубл. 25.12.75, Бюл. №47.

94. А.с. 607678 СССР, МКИ В23К 3/04. Контейнер для высокотемпературной пайки / Двуреченский А.Г., Бобков Г.В. Опубл. 18.08.78, Бюл. №19.

95. Перевезенцев Б.Н., Соколова Н.М. Исследование газонасыщения титана при пайке тонкостенных конструкций. //Автоматическая сварка- 1992. -№7.-С. 8.

96. Перевезенцев Б.Н., Соколова Н.М. Особенности пайки тонкостенных конструкций из титана. // Труды 5-ой международной конференции «Пайка, высокотемпературная пайка и диффузионная сварка». Аахен, ФРГ, 1998. -С. 273-274.

97. Перевезенцев Б.Н., Шашкин О.В., Соколова Н.М., Синяков А.П. Пайка конструкций из алюминиевых сплавов с некапиллярными зазорами // Сварочное производство. Москва, 2002. - № 8. - С. 40-43.

98. Перевезенцев Б.Н., Шашкин О.В., Соколова Н.М. Кинетика газонасыщения титана при нагреве его в вакууме с различными способами экранирования // Пайка-2000: Материалы международной научно-технической конференции. Тольятти: Тол-ПИ, 2000. - С. 121-125.

99. Бессонов А.Ф. Установки для высокотемпературных комплексных исследований. М.: Машиностроение, 1974. - 184 с.

100. Wittke К., Bosler R. Autoschutzgas-Containerloten // Metallverarbeitung. -1985.-39. №4,-S. 108.

101. Wittke K., Bosler R. Containerloten in Luft // Schweisstechnik. 1984. - №2. -S. 84-85.

102. Bosler R. Containerloten in luft ein wirtchafflicches schmelzlotverfahren fur die Regenerierung // Einzel-und kleinserienbertigung. - Schweibtehnik. - 1983. - №2. -S. 62-63.

103. A.c. 1392743, СССР, МКИ B23K1/19. Способ пайки изделий из титана и его сплавов. / Перевезенцев Б.Н., Соколова Н.М., Тюнин Ю.Н. и др. -Опубл. 10.11.86. Д.С.П.

104. А.с. 1013074, СССР, МКИ В23К 1/19. Способ пайки титановых сплавов. / Перевезенцев Б.Н., Соколова Н.М., Рыльников B.C. Опубл. 23.04.83. Бюлл. №15.

105. А.с. 1551482 СССР, МКИ В23К 1/19, 35/38. Способ бесфлюсовой пайки титана и его сплавов с алюминием и его сплавами. / Перевезенцев Б.Н., Соколова Н.М., Тюнин Ю.Н. и др. Опубл. 23.03.90. Бюлл. №11.

106. Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Субботин В.И. Испарение и конденсация металлов. М.: Атомиздат, 1976. - 216 с.

107. Федоров Г.Б., Калинин П.И., Смирнов Е.А., Иванов К.В. Влияние степени разрежения и состава остаточных газов в рабочей камере на давление пара металла и сплавов // Журн. физ. химии. 1971. - Т. XV - №5 - С. 121.

108. Хирс Д., Паунд Г. Испарение и конденсация / Пер. с англ. М.: Металлургия, 1966.- 193 с.

109. Перевезенцев Б.Н., Шашкин О.В. Активирование поверхности и процессы, протекающие при смачивании титана алюминием и сплавами системы Al-Si // Пайка-2005: сб. трудов Международной научно-технической конференции. Тольятти: ТГУ, 2005. - С. 105-110.

110. Капитонов Г.Н., Балакирев Г.В. Смачивание безвольфрамовых твердых сплавов железоуглеродистыми припоями // Технологическая теплофизика: Материалы конференции. Тольятти: ТолПИ, 1988. - С. 156-157.

111. Метклаф А. Дж. Вопросы физической химии поверхности раздела, Т.1. "Композиционные материалы". М.: Мир, 1978. - 77 с.

112. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.: «Химия», 1976. - 232 с.

113. Арсентьев П.П., Яковлев В.В., Крашенников М.Г. Физико-химические исследования металлургических процессов. М.: Машиностроение, 1988. -509 с.

114. Хоконов Х.Б., Шебзухова И.Г. Измерение поверхностного натяжения олова, индия и свинца в твердом состоянии // Смачиваемость и поверхностные свойства расплавов твердых тел. К.: «Наук. Думка», 1972. - С. 137-141.

115. Минаев Ю.А. Поверхностные явления в металлургических процессах. -М.: «Металлургия», 1984. 152 с.

116. Чумаченко Г.В. Разработка технологии пайки прецизионных железо-никель-кобальтовых сплавов с пьезокерамикой алюминиевыми припоями.- Дис. канд. техн. наук: 05.03.06, Дон. гос. техн. ун-т, 2003.

117. Перевезенцев Б.Н., Шашкин О.В., Соколова Н.М. О влиянии паровой фазы свинца на поверхностное натяжение алюминия и его сплавов // Пайка. Современные технологии, материалы, конструкции: материалы семинара. -Москва: ЦРДЗ, 2001. С.63-66.

118. Григорьев Г.А., Барков А.А., Березникков Ю.И. Влияние паров металлов на механические свойства алюминиевых фольг // Физико-химическая механика материалов . 1973. - Т.9. - №6. - С. 40-43.

119. Коломыцев П.Т. Жаростойкие диффузионные покрытия. М.: Металлургия, 1979.-272 с.

120. А.с. 1511033 СССР, МКИ В23К 1/00. Способ пайки алюминия и его сплавов. / Перевезенцев Б.Н., Соколова Н.М., Селиванов В.К. и др. Опубл. 02.07.87. Бюл. №36.

121. Перевезенцев Б.Н., Шашкин О.В. Особенности вакуумной пайки комбинированных конструкций из Ti и А1. // Современные материалы и технологии 2002: материалы Международной научно-технической конференции. -Пенза: ПДЗ, 2002 г.-С. 71-75.

122. Несмеянов А.Н. Давление пара химических элементов. М.: Издательство АН СССР, 1961.-396 с.

123. Линчевский Б.В. Вакуумная индукционная плавка. М.: Металлургия, 1975.-240 с.

124. Ройх И.Л., Колтунова Л.Н., Федосов С.Н. Нанесение защитных покрытий в вакууме. М.: Машиностроение, 1976. - 367 с.

125. Несмеянов А.Н., Хандамирова Н.Э. и др. О влиянии окисных плёнок на скорость испарения // Журн.физ.химии 1960. - Т.ХХХ1У - №7. - С. 3134.

126. Коваленко B.C. Металлографические реактивы. М.: Металлургия. - 1970.- 133 с.

127. Шашкин О.В., Ивашкин М.В. Получение цифровых изображений микроструктуры паяных соединений с помощью микроскопа МИМ-8 // Пайка-2005: Сб. трудов Международной научно-технической конференции. -Тольятти: ТГУ, 2005. С. 147-150.

128. Захаров A.M. Диаграммы состояния двойных и тройных систем. М.: «Металлургия», 1978. - 296 с.

129. Яцимирский В.К., Вязьмитина О.М. Поверхностная активность компонентов в сплавах и их каталитические свойства // Смачиваемость и поверхностные свойства расплавов твердых тел. К.: «Наук. Думка», 1972. - С. 137141.

130. Мовчан Б.А., Малашенко И.С. Жаростойкие покрытия, осаждаемые в вакууме. Киев: Наукова думка, 1983. - 232 с.

131. Розбери Ф. Справочник по вакуумной технике и технологии // Пер. с англ. -М.: Энергия, 1972.-456 с.

132. Перевезенцев Б.Н., Соколова Н.М., Синяков А.П. Металлокерамическая пайка изделий из алюминия и его сплавов с увеличенными сборочными зазорами // Межвузовский сборник научных трудов Тольятти: ТолПИ, 1999.-С. 142-149.

133. Гегузин Я. Е. Физика спекания. М.: «Наука», 1984. - 311 с.

134. Гуард Д.В. Механизм упрочнения твердых тел. М.: Металлургия, 1965. -367 с.

135. Еременко В.Н., Найдич Ю.В., Лавриненко И.А. Спекание в присутствии жидкой металлической фазы. Киев: Наукова думка, 1968. - 179 с.

136. Конкевич В.Ю., Первов М.Н. и др. Композиционные припои для пайки алюминия // Тезисы докладов ВНТК "Пайка в машиностроении". Тольятти: ТолПИ, 1991.-С. 47-52.

137. Кузовлев А.А., Тихомирова О.И. Бесфлюсовая пайка алюминия композиционными припоями // Сборник научных трудов "Прогрессивные методы высокотемпературной пайки". Киев: ИЭС им. Е.О.Патона, 1989. - С. 9497.

138. Митин Б.С. Порошковая металлургия и напыление покрытий. Учебное пособие. М.: Металлургия, 1987. - 792 с.

139. Перевезенцев Б.Н., Соколова Н.М. и др. Пайка соединений из алюминия с увеличенными зазорами // Сборник статей «Пайка в создании изделий современной техники». М.: Знание, 1997. - С. 61-67.

140. Патент №2129060 СССР, МКИ В23К 31/02, 35/38 Способ композиционной пайки алюминия и его сплавов // Перевезенцев Б.Н., Соколова Н.М., Синяков А.П. Опубл. 20.04.99.

141. Perevezentsev B.N., Sokolova N.M., Sinyakov А.Р., Shashkin O.V. Brazing structures of aluminium alloys with noncapillary gaps // Welding International. -2003.-№17(1).-P. 78-80.

142. Уполовникова Т.Н., Крысина P.С. Пайка алюминиевых волноводов пастообразными припоями. в кн.: Пайка и ее роль в повышении качества продукции и эффективности производства. - М.: МДНТП, 1976.