Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.468-471 УДК 532.61.08 : 621.791.3 : 669.71 ТВЕРДЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ ГАЛЛИЯ. МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТЕРМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Н. А. Ш евырев12, В. М. Скачков3, Л. А. Пасечник3, С. П. Яценко3, Н. А. Сабирзянов3 1 Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, г. Екатеринбург, Россия 2 Институт естественных наук и математики, г. Екатеринбург, Россия 3 ФГБУН Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия Аннотация Рассматривается влияние высоких температур и состава порошкового наполнителя на структуру и свойства диффузионно-твердеющего припоя на основе галлия для придания сплаву уникальных свойств и расширения областей применения. Ключевые слова: металлический порошок, диффузионно-твердеющие сплавы, припои, структура, свойства, микротвердость, дифференциально-термический анализ. SOLID COMPOSITE ALLOYS BASED ON GALLIUM. MECHANICAL AND THERMAL PROPERTIES N. А. Shevyrev1’2, V. M. S kachkov3, L. A. Pasechnik3, S. P. Yatsenko3, N. А. Sabirzyanov3 1Ural Federal University Named after the First President o f Russia B. N. Yeltsin, Yekaterinburg, Russia 2 Institute o f Natural Sciences and Mathematics, Yekaterinburg, Russia 3Federal State Government-Financed Research Institution Institute o f Solid State Chemistry o f the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia A b stra c t The article d iscu sses the effect of high temperatures and the composition of the powder filler on the structure and properties of diffusion-hardening solders based on gallium, to give the alloy the unique properties and expansion of applications. Keywords: metal powder, diffusion-hardening alloys, solders, structure, properties, microhardness, differential thermal analysis. Интенсивное развитие техники, в том числе электронной, конструирование новых приборов и аппаратов очень часто ставит перед конструкторами вопросы по соединению разнородных материалов, обладающих значительно различающимися свойствами. Применение содержащих галлий композиционных диффузионно - твердеющих припоев (КДТП) в некоторых случаях позволяет решать технические проблемы контактирования разнородных материалов относительно просто и соединять не только металлические материалы, но и неметаллические, например стекло, керамику, ситаллы, кварц, как между собой, так и с металлами. Получаемые низкотемпературной обработкой соединительные швы в зависимости от состава обладают высокими механическими свойствами и регулируемыми коэффициентами термического расширения, устойчивы к вибрационным нагрузкам и могут использоваться в широком температурном диапазоне. Обычно скрепление трудно соединяемых материалов, таких как стекло, керамика, а также ряд металлов (Si, Ge, Al, Ti, Zr, Ta и др.), осуществляют путем пайки при температурах ниже 180 °С с применением вибрации (предпочтительно сверхзвуковой) сплавами составов, мас. %: 2^98 Pb; 1^97,5 Sn; 0,5^60 Cd и 0,05^10 Zn [1]. Использование находящихся достаточно длительное время в пастообразном состоянии КДТП снимает целый ряд технических сложностей при пайке разнородных материалов. Свойства образующегося паяного шва не складываются аддитивно из характеристик жидкого (в частности галлия) и твердых ингредиентов. В большинстве случаев наблюдается экстремальное изменение свойств КДТП. Многое зависит от исходного качества жидкого сплава и наполнителей. Для жидкой компоненты КДТП определяющими являются температура плавления, капиллярное течение, смачиваемость паяемого материала, способность к взаимной диффузии, инертность к кислороду воздуха, нетоксичность. Металлический галлий плавится при температуре 29,72 °С, а его полиморфные формы имеют отрицательные температуры плавления [2]. Жидкий чистый галлий легко переохлаждается и долго остается жидким при температурах ниже плавления. Легкоплавкие сплавы галлия с цинком, индием, оловом, серебром остаются жидкими при температурах ниже комнатной. Изучение фазового перехода плавление — кристаллизация в условиях ограниченного объема (в 468