Влияние дефектной структуры многослойных реакционных фольг Al/Ti и Al/Ni на фазовые и структурные превращения при нагреве

Abstract

Способом сканирующей электронной микроскопии изучены закономерности формирования структуры многослойных фольг Al/Ti и Al/Ni, полученных с использованием электронно-лучевого осаждения из паровой фазы, в исходном состоянии и после нагрева с разной скоростью. Показано, что шероховатость границ раздела между слоями фольги определяется соотношением энергии границы зерна и свободной поверхностной энергии соответствующего компонента. Установлено, что особенности формирования структуры фольг Al/Ti и Al/Ni после осаждения обеспечивают различный характер фазовых превращений (двух- и одноканальный), влияют на формирование структуры фольг при нагреве. Проведен сравнительный анализ особенностей формирования структуры в фольгах Al/Ti и Al/Ni в процессе фазовых превращений, инициированных нагревом с учетом шероховатости поверхности слоев, взаимной диффузии компонентов фольги и объемных изменений, вызванных образованием интерметаллидных соединений. Показано, что в фольге Al/Ti в процессе твердофазных реакций формируется структура с более высокой степенью пористости, чем в фольге Al/Ni, что влияет на характер прохождения реакции самораспространяющегося высокотемпературного синтеза реакции. Особенности структурообразования многослойной реакционной фольги при нагреве будут определять выбор состава промежуточной фольги при диффузионной сварке материалов.

Regularities of formation of structure of multilayer foils Al/Ti and Al/Ni, produced by electron beam deposition from gas phase, were studied by the method of scanning electron microscopy in initial state and after heating at different rate. It is shown that roughness of interface between foil layers is determined by ratio of energy of grain boundary and free surface energy of the appropriate component. It was found that peculiarities of formation of structure of foils Al/Ti and Al/Ni after deposition provide different nature of phase transformations: (two-and single-channel), effect on formation of structure of foils during heating. The comparative analysis was made of specifics of formation of structure in foils Al/Ti and Al/Ni in the process of phase transformations, initiated by heating with account for roughness of surface of layers, mutual diffusion of foil components and volume changes caused by the formation of intermetallic compounds. It is shown that in foil Al/Ti the structure with higher degree of porosity is formed in the process of solid-phase reactions than in foil Al/Ni, thus influencing the nature of proceeding of SHS reaction. Peculiarities of structure formation of multilayer reaction foil during heating will define the selection of composition of intermediate foil in diffusion welding of materials.