Легкоплавкой эвтектики

ниям легкоплавкими металлами (свинец, олово, сурьма, висмут) и серой. Достаточно указать, что присутствие в сплаве ЭИ437 десятитысячных долей процента свинца

ХРУПКОСТЬ СТАЛИ при смачивании легкоплавкими металлами — резкое понижение пластичности, а во мн. случаях и прочности в момент смачивания поверхности напряженной стали расплавленными легкоплавкими ме-

таллами. При контакте с расплавленным металлич. покрытием прочность стали может падать ниже величины действующих внешних или внутренних напряжений (с учетом концентраций напряжений), вследствие чего происходит хрупкое разрушение; это явление наблюдается не только на стали, но и на многих др. металлах. Установлено, что данный вид хрупкости образуется в тех случаях, когда основной и поверхностный металлы либо не растворяются один в другом, либо имеют очень малую область растворения. Металлы, образующие с основным металлом твердый раствор, хрупкости не вызывают. Физич. природа X. с. объясняется адсорбционным проникновением расплавленного металлич. покрытия в зону предразрушения, понижением поверхностной энергии и уменьшением сопротивления отрыву (см. Ребиндера эффект). Наиболее часто X. с. при сравнительно невысоких темп-pax на практике возникает при контакте с расплавленными легкоплавкими припоями, а также с оловом и кадмием. При повреждении поверхности стальной детали в результате смачивания легкоплавкими металлами обычно эти металлы затекают в образовавшиеся трещины. По этому признаку легко отличить данный вид разрушения от др. видов. Если расплавленное покрытие заполнит только нек-рую часть трещины, то остальная ее часть, будучи не защищена покрытием, приобретает цвет побежалости, соответствующий данной темп-ре. Очень часто окисленный участок трещины (излома) ошибочно принимают за внутренний дефект детали, видя в нем причину разрушения.

— хрупкость при смачивании легкоплавкими металлами 3—426

-------при смачивании легкоплавкими металлами 3—426

Покрытие боковой поверхности легкоплавкими металлами (свинцом или оловом), фосфатирова-ние, травление кислотой, сульфидирование, закалка с последующим старением поршней из алюминиевого сплава

Среди применяемых в технике металлов имеются такие, которые между собой не сплавляются и не вступают в химические соединения. В работе [6] показано, что и в этих случаях возможно образование между ними спаев. Например, железо и свинец в жидком состоянии практически взаимно нерастворимы. Вольфрам не образует сплавов с медью, марганцем, серебром, оловом. Однако, при пайке происходит смачивание железа и вольфрама легкоплавкими металлами указанных пар. Образующаяся жидкая фаза затекает в капиллярные зазоры и обеспечивает формирование паяных соединений. Образование таких спаев достигается перегревом. Необходимый перегрев при пайке вольфрама медью, марганцем, серебром и оловом в среде

лов и особенное такими легкоплавкими металлами, как ртуть, галлий, олово,

можиым благодаря опыту, иакоплеииому древними металлургами по выплавке меди и ее сплавов с оловом, серебром, свинцом и другими легкоплавкими металлами.

Интерес к сплавам плутония вызван главным образом возможностью использования их как горючего в ядерных реакторах. Такое горючее может быть двух типов: жидкое и твердое. Идея горючего в виде жидкого плутониевого сплава была предложена еще в 1946 г. В первых же исследованиях сплавов плутония пытались найти умеренно разбавленные легкоплавкие сплавы, т. е. растворы плутония в легкоплавких металлах, которые не были бы настолько разбавлены, что для достижения сверхкритического размножения нейтронов в реакторе потребовалась бы слишком большая масса сплава 122]. Однако, как указывалось выше, с большинством других металлов и особенное такими легкоплавкими металлами, как ртуть, галлий, олово, свинец и другие, плутоний образует тугоплавкие соединения, поэтому растворимость его в этих металлах при низких температурах очень ограниченна. Найдено, что, по-видимому, только магний и висмут могут растворять нужные количества плутония при достаточно низких температурах [22, 7GI. Расплавленный магний растворяет при температуре эвтектики (552^) 15 ат. % плутония, а максимальная растворимость плутония в расплавленном висмуте при 700 составляет почти 8 ат. %, т. е. более чем вдвое превышает содержание урана при той же температуре. Возможности создания горючего на основе плутониммагнисвых сплавов было уделено мало внимания, но интерес к плутонию, растворенному в расплавленном висмуте, виден из работ Туринского [28], Майлса н сотр. [137], а также Фроста и сотр. 1761.

Золото и серебро являются сравнительно легкоплавкими металлами. Этим двум металлам свойственна высокая пластичность. Теплопроводность и электропроводность серебра выше, чем у всех других веществ, а золото по этим характеристикам занимает третье место после серебра и меди.

В некоторых случаях повышение стойкости швов против горячих трещин, наоборот, достигается повышением ликвирующих примесей до концентраций, обеспечивающих получение при завершении кристаллизации сплошной пленки легкоплавкой эвтектики па поверхности кристаллита. Это может быть достигнуто легированием стали бором (0,3—1,5%). Повышенная литейная усадка и значительные растягивающие напряжения, действующие при затвердевании на сварочную ванну, также способствуют образованию горячих трещин. Снижение действия силового фак-

Максимально допустимая при длительной эксплуатации температура микротвэлов в настоящее время составляет 1300° С, хотя имеются данные, подтверждающие возможность работы микротвэлов и при более высоких температурах (особенно для микротвэлов с двухслойным покрытием только из изотропного пироуглерода). При температуре выше 1600°С покрытие из карбида кремния разрушается в результате химического взаимодействия с карбидом урана и образования легкоплавкой эвтектики.

1 Сульфид марганца нерастворим не только в твердом, но и в жидком металле, поэтому невозможно образование легкоплавкой эвтектики с фазой сульфид марганца.

Образование горячих трещин в алюминии и некоторых его сплавах связано с крупнокристаллитной макроструктурой сварных швов. Склонность к трещинам увеличивается при наличии небольшого количества Si (до 0,5 %), который приводит к образованию легкоплавкой эвтектики по границам кристаллитов. Борьба с горячими трещинами ведется металлургическим путем. В шов через проволоку вводят Fe, нейтрализующий вредное влияние Si, и модификаторы Zr, Ti и В, способствующие измельчению кристаллитов в шве.

По сравнению со сталью чугуны обладают значительно лучшими литейными свойствами и, в частности, более низкими температурами плавления, имеют меньшую усадку. Это объясняется присутствием в структуре чугунов легкоплавкой эвтектики (ледебурита).

В результате проведенного теоретического анализа взаимодействия поверхности типовых элементов конструкций, защищенных различными типами известных защитных покрытий с высокоскоростными потоком окислительного газа были выявлены основные причины разрушения покрытий и сформулированы требования, обеспечение которых необходимо для надежной работы поверхностных слоев. Для реализации этих требований была предложена физико-химическая модель работы конструкционной стенки с сйнергетическим покрытием, нивелирующим основные источники разрушения на стадии фор-, мирования покрытия и возможные случайные дефекты в процессе эксплуатации. В качестве самоорганизующегося материала наносимого слоя предложен специальный гетерофазный сплав на основе системы Si-Ti-Mo-B, отличительной особенностью которого является способность к ускоренному самоиалечивинию технологических дефектов за счет наличия относительно легкоплавкой эвтектики я эксплуатационных дефектов за счет симовосстаиавливающвйея оксидной пленки легированного кремнезема.

Красноломкость стали уменьшается при введении марганца, который, связывая серу, препятствует образованию легкоплавкой эвтектики.

Стержни обжигали по варианту IV (см. табл. 118): подъем температуры до 600°С со скоростью 50°С/ч, выдержка 3 ч при 600°С (для удаления гидратной влаги и углеводородных соединений), затем подъем температуры до 1250 - 1290°С со скоростью 100°С/ч и выдержка при данной температуре 8 - 12 ч (образование легкоплавкой эвтектики АЬОз - SiO2 - ТЮ2 - CaO (MgO), необходимой для связывания электрокорунда).

При содержании в никеле более 0,01% серы он становится горячеломким вследствие выделения на границах зерен легкоплавкой эвтектики никель — сульфид никеля.

В данной работе было обнаружено явление повышения контактного угла смачивания Sn и РЬ после затвердевания, что, возможно, связано с переходом припоя из жидкого в твердое состояние. Заметное влияние на кинетику смачивания и растекания припоев ПОС61, Sn и Pb по меди оказывает шероховатость поверхности. При грубой обработке наждачным полотном поверхности меди, скорость уменьшения фиксируемого контактного угла смачивания меньше, чем на поверхности, подвергнутой травлению, несколько меньше и контактный угол и площадь растекания. На грубо обработанной поверхности вдоль рисок происходит интенсивное растекание легкоплавкой эвтектики Sn—Pb—Zn—Си (блестящей каймы), что, вероятно, связано с капиллярным эффектом. Такое растекание уместно назвать капиллярным. Контактный наблюдаемый угол при капиллярном растекании ПОС61 по меди больше, чем при растекании этого припоя на относительно ровной (травленой) поверхности. Смачивание и растекание припоя ПОС61 по меди с флюсом Прима III происходит медленнее и с большим контактным углом по полированной поверхности, чем по травленой или грубо зачищенной.

Например, композиция эвтектического состава InSb—Sb, получаемая методом направленной кристаллизации, нашла применение в бесконтактных переменных резисторах; бесщеточных коммутаторах; в устройствах для измерения величины магнитного поля, для осуществления термомагнитного охлаждения и термомагнитного преобразования тепловой энергии в электрическую [9]. Композиции системы InSb—Sb обладают термоэлектрическими свойствами. Армирование ядерного горючего в виде двуокиси урана вольфрамовыми волокнами позволяет на 30 % повысить теплопроводность в направлении волокон (по зарубежным публикациям). Такое горючее используется в случаях, когда необходимо быстрое выделение теплоты. Разработан многожильный композиционный проводник, содержащий 13 225 микроволокон толщиной 5,4 мкм, общим диаметром 1 мм, способный пропускать ток 430 А в поле 4-106А/м [10]. Получен сверхпроводящий провод на основе соединений Nb3Sn, способный пропускать ток плотностью 1,5-106 А/см2 в поле 7-10е А/м. Технология получения такого провода заключается в совместной деформации и последующем отжиге пучка ниобиевых проволок, покрытых слоем олова [10]. Композиционные материалы типа металл-изолятор, металл—полупроводник, металл—сверхпроводник могут быть получены путем пропитки стекла под высоким давлением или методом замещения легкоплавкой эвтектики. Критические магнитные поля стеклометаллической композиции на основе сплава РЬ—ЕЙ—Sb достигают 8-Ю6 А/м при температуре 4,2 К-Токонесущая способность композиции составляет 105 А/см2 в поле 8-Ю5 А/м. Ленты и нити из такого материала обладают высокой гибкостью [10].