Механізми структурно-фазових перетворень при кристалізації розплаву припою в умовах магнітно-динамічних впливів для твердосплавних інструментів

Abstract

Методами оптичної та електронної скануючої мікроскопії вивчені процеси утворення розплавів при контактній взаємодії легкоплавкого (сплав системи Cu-Zn) і тугоплавкого (Fe-Ni) компонентів припоїв у процесі індукційної пайки твердого слава до сталевого тримача. Показано, що у результаті термічного і магнітно-динамічного впливу високочастотного електромагнітного поля на компоненти композиційного припою формується паяний шов підвищеної міцності, структура якого забезпечується за механізмом дисперсного зміцнення. Дослідження процесів контактної взаємодії легкоплавких і тугоплавких компонентів припоїв під час процесу паяння інструменту показало, що формування припою в паяних швах протікає через ряд стадій і не призводить до формування мікроструктур, що характерні для сплавів на основі систем мідь-залізо-фосфор, мідь-цинк-нікель, мідь-цинк-залізо. Таким чином, застосування композиційних припоїв дозволяє знизити температуру пайки на 40-50К, збільшити концентрацію легуючих елементів у припої та змінити його структуру. Зазначені переваги композиційних припоїв забезпечують зниження термічного впливу на контактні матеріали, підвищують міцності шва і дозволяють контролювати товщину паяного шва, а це важливо при паянні твердих сплавів систем WC-TiC (TaC). Високі початкові швидкості розчинення частинок нікелю в мідно-цинкових розплаву і розчинність міді, цинку в нікелі призводять до утворення в розплаві квазірідких частинок нікелевого сплаву. При охолодженні розплаву формуються частинки іншого, ніж навколишній сплав складу. Вони морфологічно пов’язані із зерновою структурою припою. Утворений сплав (припій) має структуру композиційного матеріалу, в якому частки металу, збагачені нікелем, і відіграють роль армуючого елемента.

The processes of melt formation were studied by methods of optical and electron scanning microscopy. These processes occur during induction brazing of a hard alloy to a steel holder and contact interaction of low-melting (copper-zinc system alloy) and refractory (iron-nickel) components of the solders. It is shown that the effect of a thermal and magnetic-dynamic high-frequency electromagnetic field on the components of the composite solder is how a high-strength solder joint is formed. The structure is forming by disperse hardening mechanism. The research of the contact interaction process for low-melting and high-melting components of solders during the soldering process of the tool showed that the formation of solder in brazed seams occurs through a number of stages and this does not lead to the formation of microstructures that are characteristic of alloys based on copper-iron-phosphorus, copper-zinc-nickel and copper-zinc-iron. Thus, the use of composite solders can reduce the soldering temperature by 40-50 K and increase the concentration of alloying species in the solder and change its structure. These advantages of composite solders reduce the thermal impact on contact materials, increase the strength of the weld and allow you to control the thickness of the brazed weld, and this is important when soldering hard alloys of WC-TiC (TaC) systems. High initial dissolution rates of nickel particles in the copper-zinc melt and the solubility of copper, zinc in nickel lead to the formation in the melt of quasi-liquid particles of the nickel alloy. When the melt is cooled, particles other than the surrounding alloy composition are formed. They are morphologically related to the grain structure of the solder. The formed alloy (solder) has the structure of a composite material in which the metal particles are enriched in nickel, and have the role of a reinforcing element.