Дифузійні процеси в зоні контакту міді з молібденом
Diffusion processes in the contact zone of Cu with Mo on their diffusion joining through the ultradisperse layer of Cu are investigated by the method of radioactive isotopes. It is established that the parameters of diffusion of an isotope 63Ni in the contact zone of Cu with Mo essentially depend on...
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/4731 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Дифузійні процеси в зоні контакту міді з молібденом / С.М. Захаров, Р. Цях, Т.Р. Ганієв, К.М. Храновська, Г.К. Харченко // Доповіді Національної академії наук України. — 2008. — № 6. — С. 97-100. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859770066812272640 |
|---|---|
| author | Захаров, С.М. Цях, Р. Ганієв, Т.Р. Храновська, К.М. Харченко, Г.К. |
| author_facet | Захаров, С.М. Цях, Р. Ганієв, Т.Р. Храновська, К.М. Харченко, Г.К. |
| citation_txt | Дифузійні процеси в зоні контакту міді з молібденом / С.М. Захаров, Р. Цях, Т.Р. Ганієв, К.М. Храновська, Г.К. Харченко // Доповіді Національної академії наук України. — 2008. — № 6. — С. 97-100. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | Diffusion processes in the contact zone of Cu with Mo on their diffusion joining through the ultradisperse layer of Cu are investigated by the method of radioactive isotopes. It is established that the parameters of diffusion of an isotope 63Ni in the contact zone of Cu with Mo essentially depend on the preliminary treatment of samples by argon ions. An asymmetry of the concentration profiles of the distribution of 63Ni in Cu and Mo is observed. A depth of penetration of 63Ni into Cu is greater as compared with that into Mo for all processing modes.
|
| first_indexed | 2025-12-02T06:30:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
6 • 2008
МАТЕРIАЛОЗНАВСТВО
УДК 539.219.3
© 2008
С.М. Захаров, Р. Цях, Т. Р. Ганiєв, К. М. Храновська,
Г.К. Харченко
Дифузiйнi процеси в зонi контакту мiдi з молiбденом
(Представлено членом-кореспондентом НАН України Ю.М. Ковалем)
Diffusion processes in the contact zone of Cu with Mo on their diffusion joining through the
ultradisperse layer of Cu are investigated by the method of radioactive isotopes. It is establi-
shed that the parameters of diffusion of an isotope 63
Ni in the contact zone of Cu with Mo
essentially depend on the preliminary treatment of samples by argon ions. An asymmetry of
the concentration profiles of the distribution of 63
Ni in Cu and Mo is observed. A depth of
penetration of 63
Ni into Cu is greater as compared with that into Mo for all processing modes.
В наш час актуальною залишається проблема отримання якiсних з’єднань рiзнорiдних ме-
талевих матерiалiв у твердому станi, якi знаходять широке застосування у промисловiй
практицi.
Одним з способiв вирiшення цiєї проблеми є дифузiйне зварювання крiзь тонкi металевi
прошарки з ультрадисперсною структурою (дiаметром до 100 нм) [1–3]. Застосування вка-
заних прошаркiв забезпечує високу дифузiйну активнiсть, механiчну i термiчну активацiю
поверхонь металiв у зонi контакту при дифузiйному зварюваннi.
Нижче наведено результати дослiдження особливостей протiкання дифузiйних процесiв
у зонi контакту Cu−Mo при їх дифузiйному зварюваннi крiзь ультрадисперсний прошарок
мiдi пiсля попередньої обробки його Ar
+. Дана дифузiйна пара вiдрiзняється вiдсутнiстю
розчинностi молiбдену у мiдi, що є перешкодою для прямого отримання якiсного з’єднання
вказаних металiв методом дифузiйного зварювання [4, 5].
Матерiали та методики експерименту. Експерименти здiйснювали на попередньо
вiдпалених зразках молiбдену розмiром 10 × 10 × 1 мм та мiдi висотою 5 мм та дiаметром
8 мм. Пiсля вiдпалу проводили електрополiрування поверхнi обох зразкiв. На одну з тор-
цевих сторiн молiбденового зразка електролiтичним методом наносили шар радiоактивного
iзотопу 63
Ni товщиною до 0,5 мкм з вихiдною активнiстю 5 · 10
3 iмп/хв.
Враховуючи зазначену вище особливiсть пари Cu−Mo, для її якiсного з’єднання вико-
ристовували технологiчний спосiб, при якому на поверхню молiбдену, iз заздалегiдь нане-
сеним шаром iзотопу 63
Ni, на установцi ВУП-5 М методом вакуумного напилення наносили
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №6 97
Рис. 1. Концентрацiйнi профiлi розподiлу 63Ni у молiбденi (а) та мiдi (б ) пiсля обробки по режиму I (1 ) та
IV (2 )
ультрадисперсний прошарок мiдi товщиною ∼ 1 мкм. З метою створення зони атомної вза-
ємодiї молiбдену з мiддю отриманi зразки (молiбден з нанесеним шаром iзотопу 63
Ni та
ультрадисперсним прошарком мiдi) обробляли iонам аргону (Ar
+). Для можливостi визна-
чення впливу обробки Ar
+ на параметри дифузiї було обрано контрольний зразок, який не
пiдлягав вказанiй вище обробцi. Насамкiнець проводили дифузiйне зварювання отриманого
зразка з мiддю на лабораторнiй установцi при силi стиснення 1,5 кгс/мм2. Режими обробки
зразкiв наведенi у табл. 1.
Для побудови концентрацiйних профiлiв розподiлу 63
Ni у Mo та Cu пiсля дифузiйного
зварювання зразки розрiзали перпендикулярно поверхнi контакту, полiрували, вмiщували
на рентгенiвську плiвку РФ-3 та витримували 100 годин. Пiсля проявлення плiвки її фо-
тометрували та за отриманими даними будували кривi, якi вiдповiдали концентрацiйному
розподiлу 63
Ni у Mo та Cu. Оцiнку значень коефiцiєнтiв дифузiї проводили за методикою,
яка описана в роботi [6].
Результати та їх обговорення. Аналiз концентрацiйних профiлiв розподiлу 63
Ni у мо-
лiбденi та мiдi, пiсля обробки за чотирма режимами, свiдчить про те, що iзотоп проникає на
значнi глибини (десятки та сотнi мiкрон) в обох металах (рис. 1, а, б ). Однак у мiдi iзотоп
проникає на бiльшi глибини нiж у молiбденi, що призводить до виникнення асиметричностi
концентрацiйних профiлiв його розподiлу. Ця асиметричнiсть може бути зумовлена необме-
женою розчиннiстю Ni у Cu та обмеженою розчиннiстю Ni в Mo, вiдповiдно до дiаграми
стану Cu−Ni та Mo−Ni [7, 8]. Крiм того, слiд врахувати i велику рiзницю в температурах
плавлення молiбдену та мiдi, 2620 i 1083 ◦С вiдповiдно [9], тобто те, що молiбден бiльш
тугоплавкий метал порiвняно з мiддю.
Таблиця 1. Режими обробки зразкiв
Зразок
Режим
обробки
Тривалiсть обробки
iонами аргону
τAr
обр, хв
Прискорююча
напруга
Uприск, В
Тривалiсть
зварювання,
τзв, хв
Температура
зварювання
Tзв,
◦С
Контрольний I 0 0
1 II 10 1200 20 950
2 III 20 1200
3 IV 20 2000
98 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №6
Результати обробки концентрацiйних профiлiв розподiлу 63
Ni у Mo та Cu пiсля обробки
за чотирма режимами наведенi в табл. 2, звiдки випливає, що глибина проникнення 63
Ni
у мiдь є бiльшою, нiж у молiбден для усiх режимiв обробки. Водночас вiдношення цих гли-
бин рiзне. Максимальне вiдношення XCu/XMo отримуємо у випадку реалiзацiї режиму I
(без попередньої обробки Ar
+). Очевидно, попередня обробка зразка iонами аргону призво-
дить до збiльшення загального дифузiйного шару на молiбденi за рахунок перемiшування
атомiв прошарку Cu, iзотопу 63
Ni та Mo, внаслiдок чого частина атомiв iзотопу 63
Ni про-
никає у Mo, утворюючи псевдодифузiйний шар ще до початку зварювання, а у процесi
наступного зварювання атоми 63
Ni дифундують у Mo вже з певної глибини.
Збiльшення тривалостi обробки молiбдену iонами аргону призводить до iстотного зрос-
тання глибини проникнення 63
Ni у нього, а саме, вiд 6 до 44 мкм. Отже, варiювання часом
попередньої обробки молiбдену Ar
+ може значно впливати на розмiри зони взаємодiї мiдi
з молiбденом.
Важливим параметром, що визначає механiчнi характеристики зварних з’єднань, є кое-
фiцiєнт дифузiї, який характеризує особливостi та закономiрностi взаємодiї матерiалiв в ба-
гатьох технологiчних процесах. Нами було дослiджено дифузiйнi процеси у зонi контакту
пари Cu−Mo при дифузiйному зварюваннi. В табл. 3 наведено результати цього дослiджен-
ня. З їх аналiзу випливає, що рухливiсть 63
Ni в мiдi майже в 3,5 рази перевищує рухливiсть
його у молiбденi. Як вiдзначалося вище, це може бути пов’язано з тим, що температури
плавлення молiбдену та мiдi вiдрiзняються майже в три рази та розчиннiсть нiкелю в мiдi
є значно вищою. Причому прирiст значень ефективних коефiцiєнтiв дифузiї зменшується
в процесi змiни режиму обробки у бiк збiльшення прискорюючої напруги.
Механiчнi випробування отриманих з’єднань на розрив показали, що їх мiцнiсть iс-
тотно залежить вiд режиму обробки (рис. 2). Як випливає з рис. 2, мiцнiсть з’єднання
пари Cu−Mo, залежно вiд режиму обробки, може сягати рiвня мiцностi для чистої мiдi
(235 МН/м2). Одержаний результат свiдчить про доцiльнiсть використання методу дифу-
зiйного зварювання мiдi з молiбденом крiзь ультрадисперсний прошарок мiдi як ефектив-
ного способу отримання якiсного з’єднання пари Cu−Mo.
Таблиця 2. Результати обробки концентрацiйних профiлiв розподiлу 63Ni у Mo та Cu пiсля обробки за
чотирма режимами
Режим обробки
Глибина проникнення iзотопу 63Ni, X, мкм
XCu/XMo
Cu Mo
I 11 6 1,8
II 26 19 1,4
III 45 33 1,4
IV 60 44 1,4
Таблиця 3. Значення ефективних коефiцiєнтiв дифузiї у зонi контакту Cu−Mo
Режим
обробки
Ефективний коефiцiєнт дифузiї,
Dеф, см2/с DCu
еф/DMo
еф
lg(Dеф)
Cu Mo Mo Cu
I 5,1 · 10−10 1,5 · 10−10 3,4 −9,3 −9,8
II 3,22 · 10−9 1,0 · 10−9 3,22 −8,6 −9,0
III 8,44 · 10−9 2,26 · 10−9 3,7 −8,1 −8,7
IV 1,5 · 10−8 4,3 · 10−9 3,5 −7,8 −8,4
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №6 99
Рис. 2. Залежнiсть мiцностi зварного з’єднання пари Cu−Mo вiд режиму обробки
Таким чином, встановлено, що попередня обробка iонами аргону молiбдену з ультра-
дисперсним прошарком мiдi призводить до збiльшення глибини проникнення атомiв 63
Ni
у нього. Показано, що рухливiсть атомiв iзотопу 63
Ni в мiдi майже в 3,5 рази перевищує
рухливiсть його у молiбденi, що може бути пов’язано iз бiльшою розчиннiстю нiкелю в мiдi,
нiж у молiбденi, та iстотною рiзницею їх температур плавлення.
Роботу виконано при фiнансовiй пiдтримцi Мiнiстерства освiти та науки України у рамках
українсько-польського науково-технiчного проекту (угода № М 201/2006).
1. Каракозов Э. С., Панаетов В.Г., Тарлавский В.Э., Люшинский А.В. Диффузионная сварка магнит-
ных материалов через пористые прослойки из прокатанных лент // Свар. производство. – 1984. –
№ 10. – С. 18–20.
2. Лариков Л.Н., Макара А.М., Назарчук А.Т., Фальченко В.М. О природе диффузионных процессов,
ответственных за образование соединений при сварке в твердой фазе // Физика и химия обработки
материалов. – 1971. – № 4. – С. 113–116.
3. Харченко Г.К., Ткаченко В. Г. Плакирование стали титаном через через прослойку ванадия // Цветн.
металлы. – 1996. – № 8. – С. 90–92.
4. Хансен М., Андрейко К. Структуры двойных сплавов. – Moсква: Металлургиздат, 1962. – 643 с.
5. Береднiкова О.М. Особливостi масопереносу та фазоутворення в зонi взаємодiї рiзнорiдних металiв
при зварюваннi тиском з iмпульсним навантаженням: Автореф. дис. . . . канд. техн. наук. – Київ,
2005. – 21 с.
6. Грузин П.Л. Применение искусственно радиоактивных индикаторов для процессов изучения диф-
фузии в сплавах // Докл. АН СССР. – 1952. – 86, № 2. – С. 282–288.
7. Рабкин Д.М., Рябов В. Р., Гуревич С.М. Сварка разнородных металлов. – Киев: Техника, 1975. –
208 с.
8. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем. – Moсква: Машиностроение,
1997. – 1024 с.
9. Самсонов Г. В. Физико-химические свойства элементов. Справочник. – Киев: Наук. думка, 1965. –
807 с.
Надiйшло до редакцiї 24.12.2007Iнститут металофiзики
iм. Г.В. Курдюмова НАН України, Київ
Iнститут металургiї та матерiалознавства
iм. А. Крупковського, Кракiв, Польша
Чернiгiвський державний технологiчний унiверситет
Iнститут електрозварювання iм. Є.О. Патона
НАН України, Київ
100 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №6
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-4731 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-02T06:30:18Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Захаров, С.М. Цях, Р. Ганієв, Т.Р. Храновська, К.М. Харченко, Г.К. 2009-12-22T10:52:46Z 2009-12-22T10:52:46Z 2008 Дифузійні процеси в зоні контакту міді з молібденом / С.М. Захаров, Р. Цях, Т.Р. Ганієв, К.М. Храновська, Г.К. Харченко // Доповіді Національної академії наук України. — 2008. — № 6. — С. 97-100. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/4731 539.219.3 Diffusion processes in the contact zone of Cu with Mo on their diffusion joining through the ultradisperse layer of Cu are investigated by the method of radioactive isotopes. It is established that the parameters of diffusion of an isotope 63Ni in the contact zone of Cu with Mo essentially depend on the preliminary treatment of samples by argon ions. An asymmetry of the concentration profiles of the distribution of 63Ni in Cu and Mo is observed. A depth of penetration of 63Ni into Cu is greater as compared with that into Mo for all processing modes. Роботу виконано при фiнансовiй пiдтримцi Мiнiстерства освiти та науки України у рамках українсько-польського науково-технiчного проекту (угода № М 201/2006). uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Матеріалознавство Дифузійні процеси в зоні контакту міді з молібденом Article published earlier |
| spellingShingle | Дифузійні процеси в зоні контакту міді з молібденом Захаров, С.М. Цях, Р. Ганієв, Т.Р. Храновська, К.М. Харченко, Г.К. Матеріалознавство |
| title | Дифузійні процеси в зоні контакту міді з молібденом |
| title_full | Дифузійні процеси в зоні контакту міді з молібденом |
| title_fullStr | Дифузійні процеси в зоні контакту міді з молібденом |
| title_full_unstemmed | Дифузійні процеси в зоні контакту міді з молібденом |
| title_short | Дифузійні процеси в зоні контакту міді з молібденом |
| title_sort | дифузійні процеси в зоні контакту міді з молібденом |
| topic | Матеріалознавство |
| topic_facet | Матеріалознавство |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/4731 |
| work_keys_str_mv | AT zaharovsm difuzíiníprocesivzoníkontaktumídízmolíbdenom AT câhr difuzíiníprocesivzoníkontaktumídízmolíbdenom AT ganíêvtr difuzíiníprocesivzoníkontaktumídízmolíbdenom AT hranovsʹkakm difuzíiníprocesivzoníkontaktumídízmolíbdenom AT harčenkogk difuzíiníprocesivzoníkontaktumídízmolíbdenom |