Дослідження процесів автовакуумування та сублімації в герметичних об’ємах при контакті різнорідних металів

Мета роботи: дослідити процес сублімації металів при нагріві в умовах автовакууму.

Сублімація - один з видів фазових переходів першого роду, коли тверде тіло відразу ж перетворюється у пар, минаючи рідку фазу. Сублімація існує в певному інтервалі температур і тисків і супроводжується поглинанням теплоти (теплота сублімації). Кінетичною характеристикою сублімації служить її швидкість (маса речовини, що переходить із твердого стану в газоподібний за одиницю часу), що залежить від типу твердого тіла (метал, діелектрик), температури його поверхні, тиску його насиченого пару і швидкості відводу парів від поверхні. Сублімацію використовують для очищення твердого тіла від поверхневих плівок та для нанесення покриття у вакуумі.

При зварюванні в твердій фазі у початковий момент прикладання навантаження, внаслідок шорсткості поверхонь, сумарна площа контакту становить не більше 1-2 % від номінальної площі контакту. Тобто, протягом усього часу нагріву й утворення фізичного контакту, у стику перебувають мікрооб'єми та макрооб'єми, заповнені повітрям (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Схема контактування шорстких поверхонь при зварюванні в твердій фазі до утворення фізичного контакту

При нагріві зразків, що з'єднуються, у зоні контакту йдуть процеси розчинення газів повітря в металі й відбувається автовакуумування, тобто утворюється розрідження. В умовах автовакуумування, при визначеному температурно-часовому інтервалі попереднього підігріву, до утворення фізичного контакту при зварюванні різнорідних матеріалів відбувається сублімація одного з металів та його конденсація на поверхні іншого (рисунок 1.2).

Таким чином, внаслідок автовакуумування та сублімації, у стику відбувається утворення проміжних тонких прошарків з ультрадисперсних конденсатів, наявність яких прискорює дифузійні процеси і підвищує якість зварних з'єднань.

Покриття на металах, отримані сублімацією при нагріванні в умовах автовакууму, істотно відрізняються за структурою від вакуумних покриттів товщиною порядку 1 мкм. У таких покриттях переважає стовпчаста структура з наскрізними порами, а покриття товщиною порядку 1 мкм, отримані іонним методом, мають дрібнозернисту структуру без пор.

Рисунок 1.2 – Конденсат міді на хромі (злам) після відпалу 60 хвилин (зйомка на JSM-840)

Муфельна піч, оптичний мікроскоп, струбцина, зразки міді, титану, хрому, молібдену та нержавіючої сталі.

1.3.1 Ознайомитись з питаннями техніки безпеки.

1.3.2 Підготувати зразок моделюючий герметичний об'єм (рисунок 1.3). Елементи 1 і 2 зразка виготовити з міді, а елемент 3 з Тi, Mo, Cr або Х18Н10Т.

1.3.3 Досліджувані поверхні пластин 1, 3 попередньо відполірувати й знежирити ацетоном.

1.3.4 За допомогою струбцини зібрати зразок. При цьому герметизація замкнутого об'єму, обмеженого елементами 1, 2, 3 досягається в результаті схоплювання контактуючих поверхонь при незначному зусиллі стиску зразка як у процесі зборки так і період нагріву.

1.3.5 Завантажити збірку у муфельну піч та витримати протягом 15 – 20 хвилин при температурі 800-830 °С (пара Сu-Ti), 950-980 °C (пара Сu-Mo, Cr або Х18Н10Т).

1.3.6 Після охолодження елементи зразка 1, 2, 3 відокремити один від одного й дослідити топографію й структуру внутрішніх поверхонь на оптичному мікроскопі.

1.3.7 Зробити аналіз процесів, що відбулись у герметичних об’ємах. Замалювати топографію поверхні конденсату.

1 – мідна пластини; 2 – кільце з міді; 3 – пластини з Ti, Cr, Mo або сталь Х18Н10Т; 4 – герметичний об'єм

Рисунок 1.3 – Зразок для дослідження сублімації

1.4.1 Назва роботи, мета і короткі теоретичні відомості.

1.4.3 Результати досліджень, аналіз отриманих даних, висновки по роботі.

1.5.1 Дати визначення сублімації. Різниця між випаровуванням та сублімацією.

1.5.2 Механізм створення герметичних мікрооб’ємів при зварюванні в твердій фазі.

1.5.3 Охарактеризувати процес автовакуумування герметичних об’ємів.

1.5.4 Приклади використання автовакуумування.

1.5.5 Роль тонких прошарків при зварюванні в твердій фазі.

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: