Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Петрунин И.Е. -> "Физико-химические процессы при пайке" -> 75

Физико-химические процессы при пайке - Петрунин И.Е.

Петрунин И.Е. Физико-химические процессы при пайке — М.: Высшая школа, 1972. — 280 c.
Скачать (прямая ссылка): fizhimprocespripayke1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 69 70 71 72 73 74 < 75 > 76 77 78 79 80 81 .. 86 >> Следующая

При наличии контакта между твердыми металлами А и В в системе должны протекать процессы, уменьшающие ее свободную энтальпию. Такими процессами могут быть взаимная диффузия компонентов в твердую фазу и контактное плавление образовавшихся в результате диффузии твердых растворов. При диффузии уменьшение свободной энтальпии происходит вследствие образования а и p-твердых растворов, а при плавлении — в результате образования стабильной при данной темпера-туре жидкой фазы Ж. Поскольку процесс контактного плавления является необратимым, то для выяснения его направленности применимы методы термодинамики необратимых процессов. Основным признаком последних является возрастание энтропии, являющейся однозначной функцией состояния системы. Общее уравнение энтропии находится из уравнения Гиббса. Зная энтропии всех
Рис. 84
бодной жидкой фаз при
Кривые сво-энтальпии и твердой температу-
рах выше эвтектической в системах эвтектического типа
245
фаз, участвующих в контактном плавлении, можно рассчитать изменение энтропии dS системы, которое разделяется на внешнее deS, обусловленное взаимодействием системы с окружающей средой, и внутреннее d{S, обусловленное процессами, происходящими в самой системе, т. е.
dS = deS + dlS. (V.31)
Проведенный JI. К- Савицкой и А. П. Савицким анализ методами термодинамики необратимых процессов [19] показал, что:
1) движущими силами процесса контактного плавления, вызывающими его развитие, является различие химических потенциалов компонентов в твердых и жидкой фазах;
2) контактное плавление развивается путем переноса масс через границы раздела фаз А и Ж, В и Ж, поэтому должчы существовать потоки * компонентов из жидкой в твердую фазу. Следовательно, на границе раздела фаз будет происходить образование твердых растворов;
3) процесс протекает, пока не исчезнет хотя бы одна из твердых фаз, например В. После этого процесс может идти только в сторону установления таких составов фаз А и Ж, чтобы химические потенциалы компонентов в них оказались равными.
Эффект сфероидизации. При контактном плавлении наблюдается явление, названное эффектом сфер о-идизации. Оно особенно характерно для системы серебро — медь. В процессе контактного плавления этих металлов атомы меди интенсивно диффундируют в твердое серебро, где происходит их накопление и объединение (см. рис. 83, а). С увеличением выдержки при температуре пайки количество продиффундировавшей меди и,-следовательно, количество образовавшегося в диффузи-оной зоне сплава серебро — медь увеличивается. В процессе диффузии отдельные включения растут. Количество меди достигает в них концентрации, соответствующей
* В термодинамике неравновесных процессов причины, вызывающие необратимые явления, называются силами, каждая из которых вызывает соответствующий поток, т. е. процесс переноса массы, энергии и др.
246
насыщенным твердым растворам, которые плавятся, в результате чего в диффузионной зоне образуются включения микрокапель расплава. Образование такого рода мельчайших капелек, рассеянных по всему объему диффузионной зоны, служит примером гетерофазных флуктуаций. Это экспериментально подтверждает теорию предпереходных явлений Я. И. Френкеля, согласно которой в недрах материнской фазы вблизи точки перехода непрерывно возникают и разрушаются зачатки новой фазы. Контакт частиц твердых растворов, образовавших-
Рис. 85. Микроструктура соединения при контактно-реакционной пайке меди с серебром в среде водорода: а — образование сфероида, ХЗОО; б — пора на месте сфероида, ХЗОО
ся в диффузионной зоне, происходит в определенном объеме, поэтому плавление сразу захватывает определенную микрообласть, одновременно переходящую в жидкое состояние. Под действием сил поверхностного натяжения микрокапли жидкого металла принимают форму шара. При пайке в связи с перемещением межфазной границы или увеличения размера микрокапель поверхность их достигает границы серебро — расплав зоны сплавления, после чего обычно микрокапли прекращают самостоятельное существование, сливаясь с общей массой расплава. Если же при образовании микрокапли она окисляется с поверхности или покрывается пленкой шлака в результате вытеснения последнего из собственного объема, то это приводит к обособлению ее и возникновению сфероида (рис. 85). Микрорентгеноспектральный
247
анализ показал, что состав сфероидов соответствует эвтектике серебро — медь.
Если процесс контактного плавления ведется при эвтектической температуре, то составы сфероидов и зоны сплавления практически одинаковы и поры на месте сфероидов не образуются. При более высоких температурах 'состав сфероидов практически не изменяется, а равновесный состав зоны сплавления соответствует точке пересечения изотермы температуры пайки с линией ликвидуса диаграммы состояния серебро — медь.
Ввиду наличия градиента концентрации компонентов в сфероиде и в расплаве зоны сплавления, через шлаковую пленку протекает диффузионный перенос массы из объма микрокапли в зону сплавления. Вследствие этого на месте сфероида образуются необычные поры, содержащие металлический остаток (рис. 85, б). Размеры включений и образующихся на их месте пор составляют от 0,0001 до 0,1 мм.
Предыдущая << 1 .. 69 70 71 72 73 74 < 75 > 76 77 78 79 80 81 .. 86 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed