Способ контактного плавления

Способ контактного плавления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к контактному плавлению (КП) материалов и может быть использовано в металлургической и химической промьшшенности, в полупроводниковой технологии, в процессах пайки и сварки. Цель - расши-, .рение технологических возможностей процесса КП. Заготовки из различных материалов приводят в контакт. Осуществляют их нагрев до температуры образования жидкой фазы в зоне контакта . Накладывают на зону расплава постоянное магнитное поле в направлении ,, параллельном фронту КП. и постоянное электрическое поле в направлении , перпендикулярном фронту КП. Электрическое поле наклещывают после образования в контактной прослойке интерметаплида. В процессе КП проводят по меньшей мере однократное изменение величины электрического и/или магнитного полей. При проведении процесса в конвективном режиме увеличивается скорость КП, а при диффузионном режиме повышается эфефективность управляемого воздействия на рост морфологически различных твердых фаз. 5 з.п. ф-лы. О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19J (И) А1

ИО.4 В 23 К 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРытий (21) 4154549/31"27;::4182462/31-27 (22) 02.12.86 (46) 15.11.88. Бюл. Р 42 (71) Кабардино-Балкарский государственный университет (72) E.À.Aêñåëüðóä и И.М.Темукуев (53) 621.791.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1225726, кл. В 23 К 1/00, 1984.

Аксельруд Е.А., Темунцев И.М., Савинцев А.П. Эффект поперечного массопереноса при контактном плавлении .в магнитном поле. — Физика и химия поверхности. Межведомственный сборник.

Нальчик, 1985, с, 62-69. (54) СПОСОБ КОНТАКТНОГО ПЛАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к контактному плавлению (IGI) материалов и может быть использовано в металлургической и химической промышленности, в полупроводниковой технологии, в процессах пайки и сварки. Цель- — расши-, .рение технологических возможностей процесса КП. Заготовки из различных материалов приводят в контакт. Осу шествляют их нагрев до температуры образования жидкой фазы в зоне контакта. Накладывают на зону. расплава постоянное магнитное поле в направлении,. параллельном фронту КП. и постоянное электрическое поле в направлении, перпендикулярном фронту

КП. Электрическое поле накладывают после образования в контактной прослойке интерметаллида. В процессе КП проводят по меньшей мере однократное изменение величины электрического и/или магнитного полей. При проведе- ф нии процесса в конвективном режиме увеличивается скорость КП, а при диффузионном режиме повышается эфефективность управляемого воздействия на рост иорфологически различных твердых фаз. 5 з.п. ф-лы.

1 З7172

Изобретение относится к контактному плавлению материалов и может быть использовано в металлургической и химической промышленности в полупроЭ s водниковой технологии, в процессах пайки и сварки.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей процесса контактного плавления.

Способ реализуется следующим образом.

Заготовки из различных материалов приводят в контакт, осуществляют нагрев до температуры образования жидкой фазы в зоне контакта и накладывают на зону расплава постоянное магнитное поле в направлении, параллельном фронту контактного плавления, и постоянное электрическое поле в на- 20 правлении, перпендикулярном фронту контактного плавления. В процессе контактного плавления направление электрического или магнитного полей может периодически изменяться на противоположное. Для интенсификации контактного1 плавления процесс может быть проведен в конвективном режиме.

Для повышения эффективности управляемого воздействия на рост морфологически различных твердых фаз процесс может быть проведен в диффузионном режиме. Электрическое поле может быть наложено после образования в контактной прослойке интерметаллида.

В процессе контактного плавления величины электрического или магнитного полей могут быть изменены.

Способ основан на управлении движением ионов расплава скрещенными 40 магнитным и электрическим пцлями.

Осуществление контактного плавления в конвективном режиме в скрещенных электрическом и магнитном полях позволяет значительно интенсифицировать 45 процесс, которым довольно просто

l управлять, причем интенсификация может быть достигнута практически в. любых классах систем, если они имеют сколь-нибудь существенную электро50 проводность. Электрический ток можно включать не в момент начала контактного плавления, а через некоторое. время, за которое у границы образцов с жидкостью в соответствующих системах успевает образоваться слой интерметаллида. В данном случае включение электрического тока приводит к измельчению и рассеянию по всей контактной проспойке этого слоя, этим самым-достигается устранение хрупкого после кристаллизации интерметаллидного слоя.

При проведении процесса в диффузионном режиме используют эффект поперечного массопереноса в жидкой контактной прослойке при контактном плавлении в тройных эвтектических системах под влиянием постоянного магнитного поля, а также при связанном с этим эффектом образовании в контактной жидкости .кристаллических структур в широком диапазоне размеров: от микронных до 30-50-микронных глобул при еще больших пересыщениях— плоских игл — вискеров размерами до

100 мкм в длину и больше. Причем, в связи с тем, что рост их проходит в пара-. или диамагнитной жидкой среде, а растущие кристаллы также являются пара- или диамагнитными, то наблюдается определенная пространственная ориентация этих пластинок относительно вектора магнитной индукции. Дополнительное наложение электрического поля позволяет эффективнее управлять процессом формирования указанных фаз.

Напряженность магнитного и электрического полей при этом подбираются в зависимости от типа (вида) контактной системы, но так, чтобы процесс проводился в диффузионном режиме.

Это позволяет формировать твердожидкие заныв широком диапазоне размеров, практически в любом заданном месте прослойки.

П р и и е р l. Контактное плавление проводили в конвективном режиме.

Заготовки из висмута и сплава олова—

50 по массе кадмия, длиной по

0 015 м и диаметром 0,0028 м приводились в контакт в стеклянной трубочке торцовыми поверхностями в вертикальном положении так, чтобы более плотный висмут диффундировал вверх.

Контактирование осуществлялось в глицериновом термостате, находящемся в межполюсном расстоянии электромагнита ФЛ-1. Межполюсное расстояние

0,02 м. Диаметр полюсных наконечников магнита 0,05 м. Величина индукции магнитного поля l,97 Тл. Силовые линии горизонтальны. Электрический ток силой 60 мА через заготовки пропускали с момента их контактирования.

Направление тока — от висмута к сплаву кадмий — олово. Температура ч08 К. Время плавления 30 мин. Ско7172

10

25

° 30

55 з

143 рость контактного плавления в конвектинном режиме равна 0,29 ° 10 м/с, а в условиях диффузионного режима: без полей или без одного из них, в этой системе составляет 0,11 10 м/с, отношение скоростей 1,9, т.е. интенсификация процесса увеличивается в

1,9 раз. В этом примере для данного значения индукции магнитного поля значение тока наименьшее, при котором уже существенно влияние скрещенных полей. Удвоение тока ведет к резкому ускорению процесса, что дает возможность сократить время контактного плавления от 30 мин до нескольких минут для получения прослойки той же ширины.

П р и и е р 2. Контактное плавление проводилось так же как в примере

1, но в течение 30 мин ток тек от висмута к сплаву кадмий — олово, затем в течение еще 30 мин в обратном направлении, принеизменной ориентации магнитного поля. Величина магнитного поля 1,72 Тл, ток — 40 мА.

Скорость контактного плавления в этом случае, т.е. в конвективном ре жиме, 0,203 10 м/с, а в отсутствии магнитного поля и тока 0,116 10 м/с

Отношение скоростей 1,75.

По сравнению с обычным контактным плавлением достигается интенсификация процесса, причем скорость процесса легко регулируется либо изменением индукции магнитного поля, либо изменением тока, либо и тем и другим.

Пример 3. Процесс контактного плавления проводили в диффузионном режиме. Заготовку из сплава висмут—

38 по массе кадмия и заготовку из олова (сплава висмут — 70%} длиной по 0,015 » и диаметром 0,0028 м приводили в контакт в стеклянной трубочке торцовыми поверхностями в вертикальном положении так, чтобы. более плотный висмут диффундировал вверх. Контактирование осуществляется в термостате, находящемся в межполюсном пространстве электромагнита

ФЛ-1. Величина индукции магнитного поля 1,93 Тл. Силовые линии горизонтальны. Через образцы с момента их контактирования пропускался постоянный гок плотностью 1,5" 10 А/м, на3 правленный сверху вниз. Температура

408 К. Время плавления 30 мин. В этой системе без магнитного поля нет твердожидкой области. В магнитном поле без тока эта область есть. В магнитном поле и с электрическим током названной величины и направления твердожидкой зоны нет. Увеличение или уменьшение тока приводит к появлению твердожидкой зоны в противоположной или в той же стороне контактной прослойки соответственно. Для каждой системы существует ток компенсации влияния заданного наперед магнитного поля. Больший этого предельно"o значения ток вызывает формирование твер- ° дожидкой зоны в противоположной относительно оси образца области контактной прослойки.

Пример 4. Опыт проводился также, как и в примере 3, но во время контактного плавления в течение

900 с ток не пропускался, затем в течение 900 с пропускался ток плотностью 2 3 А/м в направлении от олова 1 к сплаву висмут — кадмий. В контактной прослойке сформированы две твердо— жидкие эоны — в противоположных относительно оси образцов участках. Протяженность верхней твердожидкой эоны .по диаметру — 31, нижней твердожндкой зоны по диаметру — 7 . Варьируя время первого и второго этапов, а также величину тока (и на первом этапе} и магнитного поля, можно получить различные варианты расположения и размеров твердо-жидких зон. По сравнению с контактным плавлением в магнитном поле достигается интенсифи.кация процесса формирования твердожидких зон, их большая компактность, возможность различного расположения по высоте в контактной прослойке и перемена местоположения на противоположное, прекращение выделения твердой фазы.

Формирование твердожидкой зоны в контактной прослойке подобным образом возможно и в системах, де не только без магнитного поля нет подобных зон, но нет их и при воздействии только одним магнитным полем. Важен факт роста твердых частиц во время контактного плавления, что дает возможность ориентированного их роста при наложении магнитного поля и еще более четкой ориентации при совместном действии поля и тока.

По сравнению с прототипом, по предлагаемому способу удается повысить эффективность воздействия на рост морфологически различных твер6. Способ по п.4, о т л и ч а ю "шийся тем, что в процессе контактного плавления производят по меньшей мере однократное изменение величины электрического и/ипи магнитного полей.

Составитель Л.Абросимова

Редактор Т.Парфенова Техред А,Кравчук Корректор Л,Пилипенко

Заказ 5829/14 Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-пблиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4

5 1437 дых фаз и локализацию их в жидкой контактной прослойке, что существенно расширяет технологические воэмож-, ности способа контактного плавления, которое. используется для получения

5 сплавов, для выращения сплавов с анизотропными свойствами в полупроводниковой технологии.

1О

Фо рмул а изобретения

1. Способ контактного плавления, при котором, приводят в контакт заго,товки из различных материалов, осуществляют нагрев до температуры образования жидкой фазы в зоне контакта и накладывают постоянное магнитное поле в. направлении, параллельном фронту контактного плавления, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей процесса, на заготовки накладывают постоянное электрическое поле в направлении, перпендикулярном 2б фронту контактного плавления.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в процессе кон

172 6 тактного плавления периодически производят изменение направления электрического и/или магнитного по" лей на противоположное.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л.и ч а ю m и и с я тем, что, с целью интенсификации контактного плавления, процесс проводят в конвективном режиме.

4.Способ попп.1 и2, о т л и ч а юшийся тем, что,"-с целью повышения эффективности управляемого воздействия на рост морфологически различных твердых : фаз, процесс проводят в диффузионном режиме.

5. Способ по п.3, о т л и ч а ю— . шийся тем, что электрическое поле .накладывают после образования в контактнойпрослойке интерметаллида.