Соединения металлов, образующих между собой химические соединения

В сварных соединениях металлов, обладающих ограниченной взаимной растворимостью и образующих химические соединения (Ti + Fe, Ti + Си, Nb + Fe, Zr + Fe, A1 + Fe и др.), нагрев резко изменяет свойства соединения. При температурах интенсивной подвижности атомов в результате взаимной диффузии и при достижении концентраций, превышающих соответствующий предел растворимости, на границе раздела металлов образуется слой интерметаллидов, в большинстве случаев представляющих собой хрупкие и очень твердые соединения. Их образование в виде сплошных прослоек резко уменьшает прочность композитов, делая последние полностью неработоспособными. Начало зарождения интерметаллической фазы определяется температурно-временными условиями обработки биметалла. С увеличением как температуры нагрева, так и его длительности растет толщина прослойки интерметаллидов.

Ситуация дополнительно осложняется при переходе от чистых металлов к сплавам. Так, при термической обработке сварного соединения титана со статями на диффузионные процессы дополнительно влияет химический состав сталей. При температурах свыше 600 °С в титан из стати начинает мигрировать углерод, диффузионная подвижность которого в 104—106 раз выше, чем у других элементов. Этот процесс несколько уменьшает прочность сварного соединения. При температуре Т > 700 °С в зоне соединения биметатлов развивается взаимная диффузия других элементов. При этом хром заметно уменьшает скорость диффузии железа в титан, а титан и никель, содержащиеся в стати, способствуют ее возрастанию.

В околошовной зоне сварного соединения титана со статью образуются несколько диффузионных зон (прослоек) различной толщины, обладающих отличными от основных металлов свойствами. Разрушение сварных соединений происходит по интерметаллической прослойке с низкой прочностью. По этой причине термическая обработка таких сварных соединений требует крайне осторожного подхода. После нее на границе раздела биметалла не должны образовываться хрупкие составляющие.

Радикальным приемом, устраняющим потерю прочности при нагреве сварных соединений, является разделение основных металлов промежуточными слоями (диффузионными барьерами), препятствующими образованию интерметаллидов. Металл промежуточного слоя выбирают таким образом, чтобы он не образовывал хрупкие соединения с каждым из слоев биметалла.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >