Библиографическое описание:

Зоркин А. Я., Масленникова М. В., Филатов Г. Г. Диффузионная сварка замедляющих систем [Текст] // Технические науки: теория и практика: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Чита, апрель 2016 г.). — Чита: Издательство Молодой ученый, 2016. — С. 103-105. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/165/10099/ (дата обращения: 14.12.2017).



Главный недостаток спиральных замедляющих систем ламп бегущей волны миллиметрового диапазона — низкий теплоотвод от спирали, ограничивающий выходную мощность прибора. Для снижения термосопротивления в зонах сопряжений спираль — стержни предложено применять для изготовления замедляющих систем диффузионную сварку молибденовой спирали с медным покрытием со стержнями, изготовленными из бериллиевой керамики. В данной работе представлена термодинамическая модель взаимодействия оксида бериллия с медью при образовании твердофазного соединения.

Схема взаимодействия бериллиевой керамики (ВеО) с медью при изготовлении замедляющих систем представлена на рис. 1, б.

C:\Users\Admin\Desktop\111.png

Рис. 1. Замещающая система и схема взаимодействия керамики с медью: 1 — спираль, 2 — медь, 3 — бериллиевый стержень.

Замедляющая система (рис. 1, а.) состоит из молибденовой спирали 1, изготовленной из тугоплавкого материала (молибден), на поверхность которой нанесен слой меди 2 и стержней из бериллиевой керамики 3. Толщина слоя меди на спирали 20 мкм. При диффузионной сварке керамических стержней с медным покрытием спирали под действием температуры и давления медь диффундирует в бериллиевую керамику, в зоне взаимодействия толщиной δ образуется новая фаза BeCuO2. Степень превращения определяется скоростью образования зародышей новой фазы и линейной скоростью их роста.

Рассмотрим взаимодействие бериллиевой керамики с медью по следующей реакции:

BeO+Cu+O2→BeCuO2(1)

Степень превращения определяется по формуле [1]:

,

;

;

— работа образования зародыша;

δ — толщина зоны взаимодействия, м; Т — температура, К; Θ — угол смачивания фазы ВeCuO2 с ВеО; Eav — энергия активации образования зародышей, кДж/моль; Eaz — энергия активации скорости роста; n — порядковый номер металла, взаимодействующего с оксидом бериллия; t — время взаимодействия, с; значение Ar1(T,n) –выбрано по справочнику [2].

На рис. 2 изображена зависимость степени превращения от времени при δ = 18∙10–6 м, Eaz=390000кДж/моль, Eav=410000 кДж/моль, Т= 1250 °К и Т= 1300. Значения параметров получены путем подгонки к экспериментальным значениям.

C:\Users\Марина\Desktop\Безымянный.png

Рис. 2. Зависимость степени превращения от времени 1-T=1300K; 2-T=1250K

Проведен процесс диффузионной сварки спиралей из молибдена с медным покрытием и стержней из бериллиевой керамики. Металлографический анализ зоны взаимодействия показан на рис 3.

Рис. 3. Зона взаимодействия бериллиевой керамики с медью: а — 500х, б — 1000х;

1 — бериллиевая керамика, 2 — новая фаза BeCuO2, 3 — медь, 4 — молибденовая спираль

На рис. 3, б видно условную фазу в виде шаровидных включений. Для идентификации необходимо провести рентгеноструктурный анализ данной фазы. При замере зоны взаимодействия получили δc=18 мкм. Линейная скорость роста равна, где tc время диффузионной сварки, т. е. vc= 2·10–8 м/с.

Предложены термодинамическая и кинетическая модели взаимодействия бериллиевой керамики с медью при изготовлении замедляющих систем ЛБВ миллиметрового диапазона. Получено значение энергии активации для линейной скорости роста и образования зародышей путем подгонки к экспериментальным данным.

Проведены экспериментальные исследования процесса взаимодействия бериллиевой керамики с медным покрытием спирали. При испытании на отрыв наилучшая прочность соединения получена при степени приращения 0,4 при этом время сварки 10 мин, и температура 950 °С.

Литература:

  1. Дж. Кристиан. Теория превращений в металлах и сплавах. Часть 1. Термодинамика и общая кинетическая теория — М.: «Мир», 1978.
  2. К. Дж. Смитлз. Металлы. Справочник. — М.: «Металлургия», 1980.
Основные термины (генерируются автоматически): бериллиевой керамики, взаимодействия бериллиевой керамики, медным покрытием, зоны взаимодействия, Схема взаимодействия бериллиевой, Похожая статья, образования зародышей, Зона взаимодействия бериллиевой, взаимодействие бериллиевой керамики, процесса взаимодействия бериллиевой, модели взаимодействия бериллиевой, схема взаимодействия керамики, новая фаза becuo2, молибденовой спирали, Степень превращения, взаимодействия оксида бериллия, степени превращения, диффузионной сварки, толщина зоны взаимодействия, замере зоны взаимодействия.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос