Исследование стадийности процессов химического взаимодействия твердых металлических сплавов с жидкими металлами и сплавами методами рентгеноструктурного анализа с использованием синхротронного излучения

• Автор: Анчаров, Алексей Игоревич
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ПРОЦЕССАХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ И ДИФРАКЦИОННЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАДИЙНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.

1.1 Обзор представлений о взаимодействии металлов в твердом и жидком состоянии.

1.2 Обзор i i рентгендифракционных методов исследования структуры веществ в различных условиях.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА И МЕТОДИКИ, ИСПОЛЬЗОВАВШИЕСЯ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТВЕРДОГО И ЖИДКОГО МЕТАЛЛОВ.

2.1 Синхротронне излучение и его свойства

2.2. Экспериментальная станция на 2ом канале СИ накопителя ВЭПП3.

2.3. Экспериментальная станция на 4ом канале СИ накопителя ВЭПП3.

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕДИ И Е СПЛАВОВ С РАСПЛАВАМИ НА ОСНОВЕ ГАЛЛИЯ.

3.1. Взаимодействие в системе

3.2. Взаимодействие в системе .

3.3. Взаимодействие в системе I. ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАДИЙНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ФАЗ ПРИ ХИМИЧЕСКОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ В ЧЕТЫРЕХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ МЕДИ, ГАЛЛИЯ, ОЛОВА И ИНДИЯ.
4.1. Стадийность образования фаз при взаимодействии твердого раствора олова в меди с галлийиндиевым расплавом.
4.2. Стадийность образования фаз при взаимодействии твердого раствора индия в меди с галлийоловянным расплавом.
4.3. Стадийность образования фаз при взаимодействии твердых сплавов на основе меди с галлийиндийоловянным расплавом.
ГЛАВА 5 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕХАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ МЕДИ С РАСПЛАВАМИ НА ОСНОВЕ ГА ЛЛИЯ
5.1 Взаимодействии механокомпозита меди и висмута с жидким галлием.
5.2 Стадийность образования фаз при взаимодействии механокомпозита меди и висмута с галлийиндиевым расплавом.
5.3 Стадийность образования фаз при взаимодействии механокомпозита меди и висмута с галлийоловянным расплавом.
5.4. Стадийность образования фаз при взаимодействии механокомпозита меди и олова с жидким галлием.
5.5. Стадийность образования фаз при взаимодействии механокомпозита меди и вольфрама с жидким галлием.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Установлена стадийность фазообразования при химическом взаимодействии сплавов, находящихся в твердом и жидком состояниях. Показана возможность управления фазовым составом продукта, получающегося в результате химического взаимодействия металлических сплавов, находящихся в твердом состоянии с металлическими сплавами, находящимися в жидком состоянии, что является актуальным при разработке новых составов диффузионнотвердеющих припоев. Алгоритм автоматизированного определения размеров кристаллитов каждой из образующихся фаз в многокомпонентной системе по анализу азимутального распределения интенсивности дифракционных рефлексов. Экспериментальные результаты, показывающие, что формирование следующей после интерметаллида Сиваг фазы идет из расплава. Стадийность фазообразования в многокомпонентной системе при взаимодействии твердых медных сплавов с жидкими галлиевыми эвтектиками. Влияние растворимости второго компонента механокомпозита на основе меди в жидком галлии на динамику фазообразования интерметаллида СгЮаг. ГЛАВА 1. ПРОЦЕССАХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТВЕРДЫХ И ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ И ДИФРАКЦИОННЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАДИЙНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. Обзор представлений о взаимодействии металлов в твердом и жидком состоянии. При взаимодействии твердого и жидкого металлов, наряду со смачиванием, растеканием жидкого металла по твердому и растворением твердого металла в жидком, возможно химическое взаимодействие с образованием интерметаллических соединений. Считается, что растворение твердого металла в жидком металле осуществляется путем перехода атомов с поверхности твердой фазы в жидкую фазу и диффузионного отвода их в расплав от межфазной границы. В соответствии с этим, можно считать, что при взаимодействии твердого и жидкого металлов, интерметаллиды могут образовываться путем кристаллизации из жидкой фазы, либо в результате химической реакции компонентов на межфазной границе с последующим диффузионным ростом интерметалл ид ного слоя 1. В первом случае предполагается, что при погружении более тугоплавкого металла А в жидкий металл В атомы компонента А свободно переходят в расплав, насыщая его вблизи межфазной границы, в результате чего и образуется интерметаллид путем кристаллизации на поверхности твердой фазы. При этом, первой фазой кристаллизующейся из расплава, должна быть та, которая находится при данной температуре в равновесии с жидким раствором, т. АВХ на границе раздела реагирующих металлов, причем процесс реакции не связан непосредственно с растворением. В общем случае, рост слоя соединения может происходить на границе АВХВ вследствие диффузии компонента А через слой АВХ к этой границе 2. В работах 3,4 предлагается другой подход к теории растворения твердой фазы в жидкой фазе. Суть его состоит в том, что атомы твердой фазы не переходят в контактирующий с ней расплав другого металла до тех пор, пока в е поверхностном слое некоторой толщины, не образуется, благодаря диффузии атомов из жидкой фазы, насыщенный твердый раствор или интерметаллид, способный находиться в равновесии с расплавом. В результате изменения химического состава понижается температура плавления твердой фазы, и такой поверхностный слой может переходить в расплав путем растворения, а в случае пересыщения путем плавления. Эта концепция предполагает не только возникновение преимущественного диффузионного потока из жидкой фазы в твердую на первой стадии их взаимодействия, но и наличие такого потока в твердую фазу на стадии е растворения. Кроме того, существуют принципиальные различия между диффузией в твердую фазу из жидкой и из твердой фазы в жидкую фазу. Вопервых, хорошая смачиваемость твердой фазы и высокая скорость растекания расплава всегда обеспечивают надежный контакт этой диффузионной пары вовторых, поверхностное натяжение твердой фазы на границе с расплавом понижается втретьих, диффузия в твердую фазу вызывает в диффузионной зоне пластическое течение, которое должно сопровождаться рекристаллизацией, и возможно, диффузионностимулированной миграцией границ зерен, проявляющейся как ускоренное образование диффузионной зоны в твердой фазе.