Создание механически прочных соединений металлов с различными видами ферритов

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ

УДК 621.791.5

Н.М. Котина, О.Ю. Жевалёв, Л.Е. Куц, Е.А. Донец

СОЗДАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИ ПРОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ МЕТАЛЛОВ С РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ ФЕРРИТОВ

Одна из основных проблем технологии диффузионной сварки ферритов с металлами -возможность изменения структуры и основных электромагнитных параметров ферритов. Большое многообразие физических и химических свойств ферритовых материалов требует оценки влияния вакуумно-термического воздействия на параметры фактически каждого типа ферритов. Глубина этого влияния определяет дальнейшую технологию изготовления ферритометаллических узлов.

Феррит, металл, неразъемное соединение, феррито-металлический узел, диффузионная сварка, механические свойства

N.M. Kotina, O.Yu. Zhevalev, L.E. Kuts, E.A. Donets

PRODUCTION OF MECHANICALLY STRONG JOINTS OF METALS WITH

DIFFERENT TYPES OF FERRITES

One of the general problems of diffusion ferrite-metal welding technology is a probability of changing the structure and the main electromagnetic parameters of ferrite. A large variety of physical and chemical properties of ferrite materials requires an assessment of the influence of vacuum thermal effects on the parameters of every type of ferrites. The depth of this influence determines the further manufacturing technology of ferrite-metal nodes.

Ferrite, metal, one-pice, join, ferrite-metal, node, diffusion, welding, mechanical characteristics

Важнейшими качественными показателями керамики, определяющими возможность ее сварки и применения, являются прочность и термостойкость. В процессе сварки и эксплуатации керамических изделий неизбежны колебания температуры, вследствие чего возникают температурные напряжения. Температурным изменениям, приводящим к разрушению изделий, соответствует критическая разность температур, определяемая произведением двух величин: сопротивления термическому напряжению и фактора формы тела. Сравнение физико-механических свойств показывает, что термостойкость ферритов в 5-14 раз ниже, чем алюмооксидной керамики, а самые низкие значения имеют феррошпинели. Поэтому обычно используемые при сварке электроизоляционных керамик скорости нагрева и охлаждения (0,25 - 0,3 K/c) при сварке ферритов пригодны только для небольших узлов. Для узлов больших размеров они должны быть понижены до 0,08 - 0,12 K/c. Таким образом, скорости нагрева и охлаждения - важные параметры сварки металлов с керамическими материалами.

Новые материалы и технологии

Одна из основных проблем технологии диффузионной сварки ферритов с металлами -возможность изменения структуры и основных электромагнитных параметров ферритов. Большое многообразие физических и химических свойств ферритовых материалов требует оценки влияния вакуумно-термического воздействия на параметры фактически каждого типа ферритов, глубина этого влияния определяет дальнейшую технологию изготовления ферри-тометаллических узлов. Учитывая, что ферритовая структура может быть изменена под действием нагрева в вакууме и что причина такого изменения будет связана с потерей кислорода, измерение температурной зависимости удельного электросопротивления феррита было выбрано как основной способ оценки таких изменений. Исследования показали, что нагревание ферритов в вакууме влияет на их электросопротивление и некоторые другие характеристики. Уменьшение электросопротивления можно объяснять потерей кислорода ферритовым материалом и, как результат, появление дополнительного количества ионов Fe2+. Это подтверждается результатами дополнительных химических исследований: исходный феррит содержал 0,11 - 0,17 % Fe , после нагревания при 1173 К - 1,47 - 1,59 % Fe2+. Наблюдается увеличение доли катионов Fe2+ и электропроводности феррита. Необходимо отметить, что повторное нагревание на воздухе фактически восстанавливает электропроводность, что объясняется возвратом кислорода в структуру феррита. Все эти выводы справедливы для классических режимов ДС (рисунок).

X, ЧПа

ЙП 30 4Ú

ао

1100 1150 120Э 1ÍJ50 Т К

'_____L__I___I__

•О 14 13 |. МПЯ ______

6 13 18 Н >.. чин

Зависимости прочности соединений феррограната ЗОСЧ6 + медь МБ: (1 - от температуры;

2 - от сварочного давления; 3 - от времени изотермической выдержки)

В этом случае для получения соединений, имеющих максимально возможную прочность, температура сварки должна обеспечивать наилучшие условия образования активных центров атом-вакансионного типа (таблица).

Температура сварки и прочностные характеристики материалов

Материал Температура сварки Прочность соединения, МПа

абсолютная, К гомологическая, Тсв/Тпл

Pb - AI2O3 563 0,94 56

Al - AI2O3 893 0,96 95

Cu - AI2O3 1298 0,96 153

Cu - Y2 22 Cdo.75 O12 (феррогранат) 1298 0,96 65

Cu - ультрафарфор 1303 0,96 120

УФ46 1313 0,97 180

Cu - ВК94-2 1623 0,94 200

Ni - AI2O3 1647 0,89 220

Fe - АЗД 893 0,96 180

АМц-ВК94-1, АМц-ВК100-2 893 0,96 70

ЛИТЕРАТУРА

1. Конюшков Г.В. Ферриты и их соединения с металлами и керамикой / Г.В. Конюш-ков, Б.М. Зотов, Э.И. Меркин. М.: Энергия, 1979. 232 с.

2. Стабильность свойств ферритов / Р.М. Биктяков, Д.В. Гаскаров, Ю.С. Зворонко и др. М.: Сов. радио, 1974. 351 с.

3. Конюшков Г.В. Физические и химические основы формирования сварных соединений металлов с неметаллическими материалами / Г.В. Конюшков // Сварка и Диагностика. 2007. №1. С. 6-8.

Котина Наталия Макаровна -

кандидат технических наук, доцент кафедры «Электронное машиностроение и сварка» Саратовского государственного технического университета

Жевалев Олег Юрьевич -

кандидат технических наук, доцент кафедры «Электронное машиностроение и сварка» Саратовского государственного технического университета

Куц Любовь Евгеньевна -

ассистент кафедры «Электронное машиностроение и сварка» Саратовского государственного технического университета

Донец Елена Анатольевна -

студент кафедры «Электронное машиностроение и сварка» Саратовского государственного технического университета

Kotina Natalia Makarovna -

Candidate of Technical Sciences, the senior lecturer of chair « Electronic mechanical engineering and welding » the Saratov State Technical University

Zhavalev Oleg Yurievich -

Candidate of Technical Sciences, the senior lecturer of chair « Electronic mechanical engineering and welding » the Saratov State Technical University

Kuts Lubov Eugenievna -

Assistant of Department «Electronic mechanical engineering and welding» Saratov State Technical University

Donets Elena Anatolievna - Student of Department «Electronic mechanical engineering and welding» Saratov State Technical University

Статья поступила в редакцию 23.05.2011, принята к опубликованию 24.06.2011

УДК 681.323

С.К. Сперанский, К.С. Сперанский

АНАЛИЗ ПЛАЗМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ГЛАВНЫХ КОМПОНЕНТ

Для исследования состояния плазменного покрытия применен детектор на основе метода главных компонент (Principal Component Analysis). Для улучшения работы алгоритма совместно с полутоновым изображением анализируется его градиентный вариант.

Распознавание объектов; метод главных компонент; реконструкция; плазменное покрытие