4. Программа работы

Произвести анализ взаимодействия системы титан-медь:

а) определить по диаграмме состояния титан-медь минимальную температуру контактно-реактивной пайки;

б) построить качественную картину (графики) распределения концентраций компонентов для момента, когда прослойка меди полностью расплавилась и жидкая фаза насытилась титаном;

в) определить фазу, которая будет кристаллизоваться в ходе дальнейшей выдержки, и построить графики распределения концентраций компонентов в момент завершения диффузионной пайки (полной кристаллизации).

Очевидно, что в системе титан-медь кристаллизуется интерметаллид, и в момент завершения кристаллизации в соединении будет присутствовать сплошная прослойка интерметаллидов.

г) выбрать температуры диффузионной пайки, при которой исключается кристаллизация интерметаллида, и построить график распределения концентрации меди для этой температуры;

д) рассчитать кинетику процесса кристаллизации, используя следующие данные (для 1000 °С):

С₂=0,1(Сu); C₁=0,27(Сu); Д_1000ºC=7,3·10^-8 см²/с.

Проведя расчеты для трех значений толщины медной прослойки (δ_Cu=20, 40 и 60 мкм), дать прогноз результатов пайки (степени завершенности диффузионной пайки) с выдержкой 20 минут.

Подготовка и пайка образцов

Подготовить три образца с различной толщиной медной прослойки (20, 40 и 60 мкм). Медная фольга прихватывается в нескольких местах к одному или двум титановым образцам на конденсаторной точечной машине. Образцы при сборке скрепляются молибденовой или вольфрамовой проволокой.

Все три образца одновременно загружаются в вакуумную печь и располагаются в ней компактно, что позволяет уменьшить различие температур нагрева. Пайку производить при 1000 °С с выдержкой 20 минут.

Извлеченные после пайки образцы осмотреть для внешней оценки качества соединения, величины галтелей и т. п. Затем на боковых поверхностях образцов приготавливаются металлографические шлифы, которые после травления анализируются под микроскопом:

а) отметить характерные особенности структуры;

б) определить толщину слоя незакристаллизовавшейся жидкости (сопоставляется с расчетами);

в) измерить толщину слоя твердого раствора;

г) зарисовать структуру соединений.

5. Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Предварительный анализ взаимодействия в системе титан-медь с указанием на диаграмме состояния минимальной и оптимальной температур пайки.

3. Графики распределения концентраций.

4. Расчеты кинетики кристаллизации.

5. Эскизы образцов и краткая методика работы.

6. Результаты опытов и металлографических исследований (зарисовки и описание структуры).

7. Анализ полученных результатов и выводы.

6. Вопросы для самоконтроля

1. Дать определение диффузионной пайке.

2. Дать определение контактно-реактивной пайке.

3. Как связаны структура и свойства паяных соединений из титана, выполненных контактно-реактивной диффузионной пайкой через медную прослойку?

4. Как получить паяное соединение при контактно-реактивной пайке титана через медную прослойку без сплошных интерметаллидных прослоек?

5. Назвать основные типы структур, выявленные металлографическим анализом паяных соединений.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основная литература

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

Дополнительная литература

1. Лашко, Н.Ф. Вопросы теории и технологии пайки / Н.Ф. Лашко, С.В. Лашко. – Саратов : Изд-во Сарат. ун-та, 1974. – 248 с.

2. Лашко, С.В. Пайка металлов / С.В. Лашко, Н.Ф. Лашко. – М. : Машиностроение, 1988. – 376 с.