Разработка быстрозакаленных ленточных припоев для высокотемпературной пайки тугоплавких металлов и сплавов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

4849729

На правах рукописи

Сучков Алексей Николаевич

РАЗРАБОТКА БЫСТРОЗАКАЛЕННЫХ ЛЕНТОЧНЫХ ПРИПОЕВ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПАЙКИ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И

СПЛАВОВ

01.04.07 - «Физика конденсированного состояния»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2011

4849729

Работа выполнена в Национальном исследовательском ядерном университете «Московский инженерно-физический институт»

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор физико-математических наук, профессор Калин Б.А., НИЯУ МИФИ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОПОНЕНТЫ:

Доктор технических наук Пашков И.Н , профессор кафедры "Технологии литейных процессов" НИТУМИСиС

Кандидат физико-математических наук Волков А.А., начальник лаборатории "Ионных систем" НИЦ "Курчатовский институт"

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

ФГУП«ГНЦРФ-ФЭИ»

Защита состоится «29 » июня 2011 г. в _17_ час. 00 мин, на заседании диссертационного совета Д 212.130.04 НИЯУ МИФИ по адресу: 115409, Москва, Каширское шоссе, 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИЯУ МИФИ.

Автореферат разослан « 26 » мая 2011 г.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенном печатью организации, по адресу НИЯУ МИФИ.

Ученый секретарь диссертационного совета НИЯУ МИФИ, д.ф.-м.н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Изготовление энергонапряженных узлов ядерной и термоядерной техники является сложной технологической задачей. Множество проблем возникает в процессе сборки отдельных компонентов друг с другом в конечный конструктивный элемент. Из методов получения неразъемных соединений, широко применяемых во многих отраслях промышленности, существенное развитие получили сварка и пайка, причем каждая технология имеет свою область применения. При изготовлении диверторного модуля реактора ИТЭР (международный экспериментальный термоядерный реактор) и коллекторного узла ЭГК (электрогенерирующий канал) ядерного ректора космического базирования наиболее оптимальной и реализуемой технологией соединения элементов является высокотемпературная пайка Данный метод реализуется при температурах существенно меньших, чем при сварке, что вызывает меньшее термическое влияние на соединяемые материалы, и за один технологический цикл появляется возможность реализовать множество соединений, что делает данный процесс наиболее технологичным.

В последнее время стали широко использовать быстрозакаленные припои (БЗП) в виде лент толщиной 20...80 мкм. Такие припои получают технологией сверхбыстрой закалки расплава на вращающемся диске-холодильнике со скоростью 104...106 К/с. Высокая скорость охлаждения позволяет при комнатной температуре получать припои со структурой переохлажденной жидкости, в состоянии пересыщенного твердого раствора с равномерным распределением компонентов сплава по всему объему, что определяет уникальные свойства (смачиваемость, капиллярная активность и др.) припоя в процесс расплавления и взаимодействия расплава с паяемыми материалами.

Технология сверхбыстрой закалки дает возможность получать из труднодеформируе-мых слитков удобные в обращении гибкие ленты, которые обладают целым комплексом преимуществ перед своими кристаллическими аналогами, полученными традиционными методами: они имеют однородное фазовое состояние по всему объему, характеризуются узкими интервалами плавления и затвердевания, высокой адгезионной и капиллярной активностью. Все это позволяет повысить качество пайки, уменьшить количество дефектов паяных соединений, снизить количество шггерметаллидов в зоне пайки.

Однако, на сегодняшний день недостаточно изучены физико-химические и технологические особенности как производства высокотемпературных БЗП, так и пайки тугоплавких металлов и сплавов. Существует необходимость оптимизации составов и потребность в разработке новых ленточных БЗП как для создания неразъемных соединений вольфрама, ниобия и других металлов между собой, так и с теплоотводящими металлами (сплавами) и получении припоев с заданной температурой плавления и четкими технологическими режимами пайки различных материалов.

Учитывая жесткие тепловые и радиационные условия эксплуатации ЭГК в ЯЭУ и ди-вертора в ИТЭР, характеризующиеся интенсивным термическим, корпускулярным и циклическим воздействием, к неразъемным соединениям, выполненным с помощью пайки, предъявляются серьезные требования по термомеханическому сопротивлению в условиях облучения.

Следует особо отметить, что в настоящий момент не решена проблема соединения компонентов облицовки диверторного модуля ИТЭР с теплоотводящей основой - бронзой (соединение "вольфрам-бронза"). Поэтому разработка припоя с низкой температурой плав-

ления, для сохранения заданного структурно-фазового состояния теплоотводящей бронзы в процессе пайки, компоненты которого не образуют химических соединений в зоне пайки, является актуальной задачей.

При изготовлении коллекторного пакета ЭГК многоканальных термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) ЯЭУ космического базирования существует проблема заплавления технологических каналов в процессе пайки при использовании кристаллического припоя системы Р<1-№. В этой связи актуальной является разработка припоя, позволяющего получить неразъемные соединения заданной формы, т.е. без заплавления технологических каналов.

Цель паботы. Целью работы явилась разработка составов и технологии получения бы-строзакаленных ленточных припоев и режимов высокотемпературной пайки тугоплавких металлов и сплавов применительно к созданию неразъемных соединений материалов современной энергонапряженной техники.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- предложена методика выбора оптимального для данной пары паяемых материалов состава припоя;

- разработан состав нового припоя на основе системы Си-И-Ве для пайки фрагментов (тайлов) дивертора ИТЭРа в виде неразъемного соединении «вольфрам-бронза» и отработаны режимы пайки этого соединения;

- разработан состав нового припоя на основе систем 2г-МЬ-№-Ве и Zг-Nb-Ni-Fe для пайки фрагментов коллекторного пакета ЭГК многоканальных ТЭП ЯЭУ космического базирования в виде неразъемного соединении «ниобий-ниобий» и отработаны режимы пайки этого соединения;

-отработана технология изготовления наноструктурных ленточных припоев составов: Си-28Т1-1Ве, 7.г-19МЬ-15№, 2г-19МЬ-15№-1Ве, гг-19№|-7,5№-7,5Ре (мас.%) методом сверхбыстрой закалки расплава на медном диске - холодильнике и получены припои;

- исследованы структурно-фазовые состояния паяных соединений «вольфрам-бронза» и «ниобий-ниобий»;

-проведены механические испытания до и после нейтронного облучения соединений «вольфрам-бронза», спаянных ленточным БЗП на основе меди состава Си-28Ть1Ве.

Научная новизна. На основе физико-химического анализа диаграмм состояния систем сплавов разработана методика выбора композиций быстрозакаленных сплавов-припоев для высокотемпературной пайки однородных и разнородных материалов.

Разработаны составы и технология получения сплавов-припоев на основе меди и циркония в виде гибких лент методом сверхбыстрой закалкой расплава.

Разработана технология и режимы пайки однородных и разнородных металлов и сплавов на основе меди, вольфрама и ниобия при различных температурах и временах выдержки.

Впервые установлено, что в зоне пайки вольфрама с медью за счет интенсивного растворения легирующих элементов припоя Си-28ТМВе в меди формируется паяный шов без интерметаллидов, что обеспечивает отсутствие дефектов соединений и высокие термомеханические характеристики.

Впервые получены быстрозакаленные ленточные припои на основе циркония, обладающие повышенными капиллярными и адгезионными свойствами, эффективно заполняющие протяженные капиллярные зазоры между деталями из сплавов на основе ниобия.

Впервые путем сравнительных исследований по затеканию в коаксиальный зазор между цилиндрическими заготовками из сплава на основе ниобия быстрозакаленного Zr-Nb-Ni и кристаллического Pd-Ni припоев показано преимущество БЗП-припоя.

Получены новые данные по механическим испытаниям до и после нейтронного облучения соединения «вольфрам-бронза», спаянного ленточным БЗП на основе меди.

Практическая ценность

Разработаны составы и технология изготовления методом сверхбыстрой закалки из расплава новых ленточных БЗП Cu-28Ti-lBe, Zr-19Nb-15Ni, Zr-19Nb-15Ni-lBe, Zr-19Nb-7,5Ni-7,5Fe. Подобраны и отработаны режимы прецизионной пайки материалов современной техники: вольфрама с медными сплавами применительно к изготовлению тайлов дивертора реактора ИТЭР; сплавов на основе ниобия применительно к изготовлению коллекторного пакета ЭГК ЯЭУ космического базирования.

Припои Zr-19Nb-15Ni, Zr-19Nb-15Ni-lBe, Zr-19Nb-7,5Ni-7,5Fe использованы в ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ" (г. Подольск) для пайки макетов коллекторного пакета ЭГК космических ЯЭУ из сплава на основе ниобия НбЦ-1.

Припой Cu-28Ti-lBe использован в НТЦ «Синтез» ФГУП НИИЭФА им. Д.В. Ефремова (г. Санкт-Петербург) при разработке технологии пайки вольфрамовой облицовки к бронзовой основе для дивертора экспериментального термоядерного реактора ИТЭР.

Результаты практического применения подтверждены соответствующими актами внедрения.

Основные положения, выноснмые на защиту.

1. Методика разработки быстрозакаленных ленточных припоев для пайки металлов и сплавов.

2. Составы быстрозакаленных ленточных припоев: Zr-19Nb-15Ni, Zr-19Nb-15Ni-lBe, Zr-19Nb-7,5Ni-7,5Fe и Cu-28Ti-lBe.

3. Технологические режимы пайки: соединения "вольфрам-бронза" припоем Cu-28Ti-lBe; сплавы на основе ниобия припоями Zr-19Nb-15Ni, Zr-19Nb-15Ni-lBe, Zr-19Nb-7,5Ni-7,5Fe.

4. Результаты исследований структурно-фазового состояния и механических свойств паяных соединений до и после нейтронного облучения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов и библиографии. Работа изложена на 133 страницах, содержит 71 рисунок, 16 таблиц и список цитируемой литературы из 112 наименований.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на следующих отраслевых, всероссийских и международных конференциях:

Научная сессия МИФИ (Москва, 2006, 2007,2008,2009); Научная сессия НИЯУ МИФИ (Москва, 2010, 2011); Евразийская конф. «Прочность неоднородных структур ПРОСТ-2006» (Москва, 2006); IV научно-практическая конференция материаловедческих обществ России «Новые градиентные и слоистые композиты» (Ершово, 2007); Всероссийский семинар «Пайка-2007» (Москва, 2007); Международная конф. «Пайка-2008» (Тольятти, 2008); Всероссийская конф. «Ядерное топливо нового поколения для АЭС: результаты разработки, опыт эксплуатации и направления развития» (Москва, 2009); XVII Международная конфе-

ренция по химической термодинамике в России «RCCT 2009» (Казань, 2009); Школа-семинар «Нанотехнологии - производству 2009» (Москва, 2009); Второй международный конкурс научных работ молодых ученых в области нанотехнологий. Международный форум по нанотехнологиям «Rusnanotech-09» (Москва, 2009); Международная конф. «Материалы ядерной техники МАЯТ-2010» (Туапсе, 2010); Международная конф. «Monaco ITER International Fusion Energy Days. First Joint IAEA-ITER Technical Meeting. Analysis of ITER Materials and Technologies »(Монако, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ, включая б статей в журналах, входящих в перечень ВАК, и 1 патент на полезную модель.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность разработки быстрозакаленных припоев для пайки материалов энергонапряженных элементов международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР (дивертора) и ядерных энергетических установок космического базирования (коллекторного пакета электрогенерирующего канала); сформулированы цель работы и решаемые задачи, указаны новизна и практическая значимость, изложены основные положения, выносимые на защиту.

Первый раздел представляет собой литературный обзор по пайке сплавов на основе меди, вольфрама и ниобия.

Во втором разделе приведены основные методики, разработанные и примененные автором для: получения припоев в виде кристаллических слитков и быстрозакаленных нано-структурированных лент; высокотемпературной пайки; исследования структурно-фазовых состояний полученных припоев; исследования структуры и свойств паяных соединений; испытаний полученных паяных соединений и макетных образцов.

В третьем разделе приведена методика выбора состава быстрозакаленного ленточного припоя для пайки однородных и разнородных материалов на основании физико-химического взаимодействия компонентов припоя с элементами паяемых материалов.

В четвертом разделе представлены результаты разработки аморфных быстрозакаленных ленточных сплавов-припоев для пайки вольфрама с бронзами различных классов применительно к изготовлению дивертора термоядерного реактора ИТЭР.

Жесткие режимы эксплуатации соединения вольфрама с теплоотводящей бронзой, включающие мощные тепловые и корпускулярные потоки со стороны плазмы, накладывают серьезные ограничения на состав и вид планируемых к применению припоев. На основании этого и в соответствии с предложенной методикой разработки быстрозакаленных припоев для пайки разнородных материалов и анализа литературных данных по пайке бронз и вольфрама за основу припоя была выбрана медь. Во-первых, это обусловлено тем, что медь является основой бронз, и в процессе пайки при взаимодействии расплава припоя с паяемым материалом произойдет минимальная эрозия поверхности основного металла. Во-вторых, медь не взаимодействует с вольфрамом ни в твердом, ни в жидком состояниях, что может гарантировать отсутствие интерметаллидов в паяном шве. В-третьих, представляется возможным получение аморфных лент на основе меди путем добавления в сплав эвтектикообразующих элементов, что также приведет и к снижению температуры плавления припоя.

Учитывая предложенные в методике варианты легирования основы припоя, был проведен комплексный анализ легирующих элементов, добавляемых в припои на основе меди, широко

применяемые в промышленности. Среди них можно выделить Ag, Р, Zn, Sn, Mn, Ni, Ti, Zr, Cd, Ga, In, Si, Ge и др. Из-за ограничений применения ряда химических элементов в ИТЭР, связанных с обеспечением высокого вакуума (10"6... 10"7 Па) в камере, использование таких элементов как Р, Cd, Zn, Mg и Pb недопустимо. Припои, содержащие серебро так же не применимы в условиях работы ИТЭР из-за образования под воздействием нейтронного облучения летучего трансмутантного кадмия. Оставшиеся элементы обладают удовлетворительными «летучими» характеристиками и применяются в качестве легирующих добавок в припоях на основе меди. Например, широко применяются припои систем Cu-Sn-Ni-Si, Cu-Sn-Mn, специально разработан припой для пайки Be-Cu системы Cu-Sn-In-Ni-Mn-P. Однако эти припои применяют либо в виде порошков, либо у них слишком высокие температуры и широкие интервалы плавления, а также в процессе пайки формируются структурно неоднородные швы, которые существенно ухудшают теплопередачу от экранного материала к теплоот-водящей бронзе. Учитывая опыт применения припоев для пайки вольфрама, содержащих такие элементы как Ni, Ag, Au, Nb, Ti, Ta, Nb, Fe и др., целесообразно применять в качестве легирующих добавок элементы, образующие с вольфрамом твердые растворы и представляющие собой активные элементы, обеспечивающие наилучшие смачивание вольфрама и бронзы. С точки зрения совместимости легирующей добавки припоя на основе меди с вольфрамом и образования эвтектики с медью был выбран титан. Из диаграммы состояния Cu-Ti установлено, что в этой системе самой легкоплавкой (Тт= 887 °С) является эвтектика с содержанием 28%Ti и состоящая из фаз Cu7Ti3 (7"™ = 905 °С) и Cu7Ti (Тт = 908 °С). Титан обладает довольно большой растворимостью в меди при высоких температурах (до 6 мас.%). Наибольшая растворимость титана в меди имеет место при температуре 870 °С, что ниже температуры эвтектического превращения. Это может привести к тому, что в процессе пайки произойдет диффузионный отток атомов титана в бронзу с образованием твердого раствора. Взаимодействие Ti с вольфрамом происходит с образованием твердого раствора между p-Ti и W. Такое комплексное сочетание взаимодействия титана с вольфрамом (с образованием твердого раствора) и с медью (с образованием эвтектики и значительной растворимостью в меди) позволило заключить, что наиболее оптимальным является легирование припоя титаном в количестве 28%. С целью дальнейшего снижения температуры плавления припоя был проведен поиск легирующих элементов для дополнительного легирования. В качестве эффективного депрессанта в припоях на основе Ti удачно используют бериллий, низкое содержание которого (до 3%) существенно понижает температуру плавления сплавов. Растворимость Ве в Си при эвтектоидной температуре (600 °С) составляет 1,5%, а при температуре перитектического превращения (866 °С) - 2,7%. При содержании Ве в количестве 2,6% температура плавления меди снижается на 120 °С и составляет около 960 °С. Однако, с целью предотвращения образования в паяном шве химических соединений с бериллием, и учитывая низкую растворимость Ве в Ti, проведено дополнительное легирование системы Cu-28%Ti бериллием в количестве не более 1%.

Таким образом, в результате анализа диаграмм состояния систем сплавов Cu-Be и Be-Ti и с учетом опыта разработки и применения сплавов-припоев Cu-28Ti нами предложена новая модификация сплава в составе Cu-28Ti -1Ве для пайки вольфрама с бронзой. Проведены сравнительные исследования обоих сплавов. Для этого в вакуумно-дуговой печи были выплавлены слитки, из которых методом быстрого затвердевания расплава на установке «Кристалл-702» получены припои в виде лент шириной 20 мм и толщиной 0,05 мм составов Cu-28Ti и Cu-28Ti -1Ве. На рис. 1 приведены результаты дифференциального термического анализа (ДТА) полученных лент.

Рис. 1. Результаты высокотемпературного дифференциально-термического анализа быстрозакаленных сплавов Си-28,0"П (1) и Си-28ТИВе (2) (скорость нагрева 20 град/мин, среда - гелий)

Как видно из кривых на рис. 1 экзотермические пики кристаллизации в интервале температур 400-405 °С для сплава Cu-28Ti и 425^(35 "С для сплава Cu-28Ti-lBe свидетельствуют о том, что оба припоя в исходном состоянии имели аморфную структуру. Это предположение подтверждают результаты рентгеновской диффрактометрии (рис. 2), из которых следует, что спектры имеет ярко выраженное гапо, свойственное рентгеноаморф-ным материалам. Из сравнения температур экзотермических пиков кристаллизации (рис. 1) установлено, что модифицированный бериллием сплав имеет более высокую температуру кристаллизации, что свидетельствует о более стабильной аморфной структуре этого сплава по сравнению со сплавом без бериллия. Температуры плавления составили 900 и 875 °С для сплавов Cu-28Ti и Cu-28Ti-lBe, соответственно.

26, градусы 20, градусы

Рис. 2. Результаты рентгеновской диффрактометрии быстрозакаленных ленточных припоев составов: а) Си-28Т1, б) Си-28ТМВе

Для отработки технологических режимов пайки в качестве паяемых материалов использовали вольфрам монокристаллический как кандидатный материал для экрана «домика» дивертора ИТЭР, и сплавы на основе меди различных марок: БрНХК, БрХЦр и МАГТ. Среди них наибольший практический интерес представляет хромо-циркониевая бронза БрХЦр, отвечающая всем требованиям к теплоотводящим материалам дивертора ИТЭР.

Пайку образцов осуществляли в вакууме с остаточным давлением не хуже 10" мм.рт.ст. со скоростью нагрева 15-20 °С/мин и выдержкой при температуре пайки 900-950"Сот2 до 30мин.

В результате металлографического анализа структур (рис. 3) и распределения элементов в зоне пайки \V-EpHXK припоями Си-"П и Си-ТьВе установлено, что с увеличением времени выдержки при пайке происходит интенсивное растворение титана в бронзовой матрице и уменьшение его концентрации в паяном шве.

ТШ1 7i Ki»l Tt Kai

а) б) в)

Рис. 3. Микроструктуры (вверху) и распределение титана (внизу) в паяных соединениях W-EpHXK, припой Cu-Ti, Т = 950 °С, выдержка: 2 (а), 10 (б), 30 мин (в) (слева - бронза, справа - вольфрам)

В процессе взаимодействия расплавленного припоя с бронзой происходит некоторое растворение последней, в результате чего в паяный шов попадают легирующие элементы из бронзы (Cr, Ni и Si). Из анализа результатов микрорентгеноспектральных данных установлена значительная активность кремния. В зоне шва были обнаружены выделения (соединения) типа Ti„,Sin ограненной формы. Увеличение температуры и времени выдержки пайки сопровождается уменьшением концентрации этих выделений и увеличением их размеров. Содержание кремния и титана в этих образованиях достигает значений 15-23 и 33-64 % соответственно, что можно представить как соотношения 1:3 и 1:4. Из анализа диаграммы состояния Ti-Si установлено, что таким концентрационным соотношениям соответствует область гомогенности интерметаллида T15S13 с максимальной температурой плавления 2130 °С и повышенной твердостью. Следует отметить, что процесс образования соединения тормозит диффузию титана в бронзовую матрицу и может привести к разрушению соединений в процессе термоциклических нагрузок. Наряду с этим в зоне пайки происходит незначительное растворение вольфрама (до 5%) при зоне взаимодействия 2-3 мкм. Вследствие этого можно говорить об отсутствии химической эрозии монокристаллического вольфрама.

Понижение температуры пайки припоем Cu-Ti-Be до 900 °С приводит к то:иу, что в зоне пайки не наблюдали образования соединений титана, но уже при выдержке 2 мин происходит заметное растворение титана (рис. 4). В этом случае паяный шов имеет незначи-

тельную ширину (около 10 мкм) при толщине ленты припоя 40 мкм. Это можно объяснить тем, что при 900 "С происходит незначительное растворение бронзы и, соответственно, переход в расплав небольшого количества легирующих элементов (в основном кремния) бронзовой подложки. Поэтому титан, содержащийся в припое, не связывается в соединения, а диффундирует в бронзовую матрицу.

I ПКа1

Рис. 4. Микроструктура (а) и распределение титана (б) в паяных соединениях \У-БрНХК припой Си-ТьВс, Т = 900 °С, выдержка 2 мин (слева - бронза, справа — вольфрам)

В результате измерения микротвердости была выявлена зона пониженной (на величину 7-15%) микротвердости бронзовой матрицы, находящаяся на расстоянии 80-100 мкм от границы раздела паяного шва и вольфрама. По-видимому, это связано с тем, что при высоких температурах (950 °С) и больших временах выдержки, как отмечено выше, в приповерхностном слое бронзы происходит изменение структурно-фазового состояния, связанное с растворением легирующих элементов в расплаве припоя. Вблизи границы с вольфрамом микротвердость увеличилась в 2-2,5 раза вследствие образования твердых силицидов титана.

В процессе пайки вольфрама с бронзой БрХЦр в шве формируется несколько иная по сравнению с БрНХК микроструктура иного химического состава этой бронзы (рис. 5).

а) б) в)

Рис .5. Микроструктуры (вверху) и распределение титана (внизу) в паяных соединениях \¥-БрХЦр: а) Т=950 °С, 2 мин (припой С11-Т1); б) Т = 950 "С, 2 мин (припой Си-ТьВе); в) Т = 950 °С, 30 мин (припой Си-"П-Ве) (слева - бронза, справа - вольфрам)

Картина распределения фаз и элементов в области паяного шва характеризуется отсутствием выделений в зоне спая. Ширина паяного шва при пайке припоем С11-Т1 при температуре 950 °С в течение 2 мин составила порядка 25 мкм при исходной толщине ленты припоя 45 мкм. При пайке припоем Си-И-Ве при температуре 950 °С в течение 2 мин ширина паяного шва составила 45-50 мкм, в то время как после пайки при температуре 950 °С в течение 30 мин паяный шов отсутствовал вследствие диффузионного перераспределения компонентов и припоя, и паяемых металлов. Так же как и в случае с бронзой БрНХК, с увеличением времени выдержки при пайке происходит уменьшение концентрации титана непосредственно в зоне шва за счет растворения его в бронзовой матрице. Такое растворение приводит к тому, что в соединении, спаянном припоем Си-Т1-Ве при 950 °С в течение 30 мин, концентрация титана в зоне пайки мала и составляет порядка 1,5%.

Механизм формирования такого паяного шва с использованием припоя Си-Т1 можно описать следующим образом. При затвердевании расплава припоя фронт кристаллизации движется от бронзы по направлению к вольфраму (рис. 6). В процессе нагрева припой Си-28%Т1 расплавляется при температуре 887 "С (точка Н).

Рассмотрим расплавы при температурах 900 °С и 950 "С, которым соответствуют точки К и В соответственно. Все точки Н, К и В взяты при содержании титана 28%. Ширина ванны расплава припоя соответствует толщине исходной ленты 45 мкм. При этом химический состав расплава припоя будет изменяться по направлению В—>Б (при 950 °С) и К—>Д (при 900 °С), где точка Б соответствует 14%Т1, а точка Д соответствует 19%Тг При этом оценочная ширина ванны расплава будет составлять примерно 54 и 77 мкм в точках Д и Б соответственно. По достижении линии ликвидус расплав начинает гетерогенно кристаллизоваться с выпадением кристаллов твёрдого раствора Т1 в Си состава 4%Т1 при температуре при 950 °С (точка А) и состава 6%Т1 при температуре 900 °С (точка Г)- Так как содержание титана в расплаве, соответствующего точке Д, выше, чем в точке Б, то возникающий концентрационный градиент между твердой и жидкой фазами будет выше при более низкой температуре сплава. В этом процессе нужно учесть взаимодействие расплава припоя с бронзой, компоненты которой начнут растворяться. Процесс растворения бронзы будет протекать до термодинамического равновесия твердой и жидкой фаз. Время пайки и, следовательно, растворения бронзы при 900 °С меньше чем при 950 "С. Поэтому в процессе кристаллизации зоны пайки образуются кристаллы с большим содержанием титана. Все сказанное выше подтверждает то, что при низкой температуре в системе Си-Т1 имеет место более высокая равновесная концентрация титана в меди и, следовательно, в бронзе, что вызывает более интен-

Рис. 6. Схематическое изображение процесса кристаллизации зоны пайки бронзы БрХЦр с применением припоя Си-28%Т1

Си

сивное растворение титана в бронзовой матрице. При этом формируется более узкий паяный шов, что и подтверждают экспериментальные результаты (см. рис. 5).

В дополнение к этому, результаты количественного микрорентгеноспектрального анализа свидетельствуют о том, что при режиме пайки Т = 950 °С, 2 мин не происходит диффузионного затвердевания и поэтому химический состав застывшего расплава соответствует составу исходного припоя. Увеличение времени выдержки при пайке приводит к полному растворению титана в бронзе БрХЦр, за счет чего происходит затвердевание при температуре пайки (диффузионная пайка). При использовании припоя Си-ТьВе процесс формирования состава в зоне пайки можно представить таким же, однако для припоя, обладающего более низкой температурой плавления, линия ПН на рис. 6 сместится в положение ПР, что приведет к тому, что при одном и том же технологическом режиме пайки (950 "С, 2 мин) шов соединения, спаянного припоем Си-Т1, будет уже, чем при использовании припоя Си-ТьВе. Тем не менее, применение припоя Си-ТьВе целесообразнее, так как процесс пайки можно осуществлять при меньших температурах, чем при использовании припоя Си-Тг

При пайке сплава МАГТ припоями Си-Т1, Си-Т1-Ве, в процессе взаимодействия расплавленного припоя с поверхностью МАГТ формируется шов шириной 100-120 мкм с сильной эрозией последнего. Исходная структура медного сплава приводит к тому, что при взаимодействии с расплавом происходит «выщелачивание» отдельных и групп зерен. Это подтверждается содержанием в них титана, соответствующего предельной растворимости в меди. В результате взаимодействия компонентов припоя и сплава МАГТ формируется более широкий шов. При этом общая картина формирования паяного шва одинакова как для припоя Си-Т1, так и для Си-ТьВе.

Исследование термостойкости паяных соединений, полученных при температуре 950 °С и времени выдержки 30 мин с использованием припоя Си-Т1, проводили путем облучения высокотемпературной дейтериевой импульсной плазмой (ВТИП) при фиксированной удельной мощности потока \¥= 5 МВт/см2 и числе импульсов Л' = 2. На рис. 7 представлены результаты этих исследований.

а) б) в)

Рис. 7. Поверхность торцевого среза готового паяного соединения вольфрама (справа) с бронзой марок БрХЦр (о), БрНХК (б) и MATT (в) после воздействия потоками ВТИПcW=i МВт/см2 nN=2

Анализ полученных результатов показал, что, начиная с воздействия первых импульсов потоков ВТИП в режиме облучения с IV = 5 МВт/см2 торцевая поверхность напаянной вольфрамовой пластины имеет трещины и оплавления во всех случаях независимо от состава материала припоя и теплоотводящего сплава. Теплоотводящие материалы во всех случаях подвержены интенсивному оплавлению и вскипанию, о чем свидетельствует развитый рельеф в виде волн застывшего металла, наличие капель, кратеров и пор. Торцевая поверхность

зоны пайки под воздействием ВТИП ведет себя не однозначно. Слой припоя на паяных соединениях W-БрХЦр не подвержен растрескиванию (см. рис. 7, а). Шов однороден по длине, средняя толщина слоя по длине паяного соединения составляет около 20 мкм. Соединение W-БрНХК начинает растрескиваться вдоль слоя паяной зоны (см. рис. 7, б). Ширина трещин составляет 2-3 мкм. Слой припоя в соединении W-МАГТ растрескивается во всем объеме соединения (см. рис. 7, в). Ширина трещин составляет 3-5 мкм. Сам шов сильно проэроди-рован и неоднороден по поверхности, толщина слоя составляет около 50 мкм, причем в области шва присутствуют в сравнительно большом количестве кислород и алюминий - компоненты, входящие в состав сплава MATT.

Паяные соединения W-БрХЦр подвергали механическим испытаниям до и после нейтронного облучения (флюенс 1,8 1024 н/м2, £> 0 , I МэВ, Т= 200 °С). Механические испытания проводили методом трехточечного изгиба. В процессе испытания паяных образцов проводилась фотосъемка. Результаты испытаний приведены на рис. 8. Было установлено, что до и после облучения характер разрушения испытуемых образцов не изменяется. В обоих случаях процесс разрушения соединения начинался с галтельного участка места спая, в котором зарождалась трещина под углом 45° к плоскости паяного шва и распространялась вглубь бронзы. По мере увеличения нагрузки образовывалась трещина в теле вольфрама под углом 45° к поверхности раздела материалов, которая распространялась до области спая. Затем разрушение шло вдоль границы раздела W-БрХЦр. Дальнейшее увеличение нагрузки приводило исключительно к деформации бронзы. Исходя из результатов, представленных на кривых напряжение-прогиб, и анализа микрофотографий можно сделать вывод о том, что при трехточечном изгибе паяного соединения W-БрХЦр трещина зарождается в зоне концентрации напряжений (галтельный участок паяного шва) в момент начала пластической деформации бронзы, а при развитии пластической деформации бронзовой основы распространяется вдоль паянного шва. В целом можно заключить, что увеличение предела текучести в результате нейтронного облучения является положительным моментом, т.к. сопровождается повышением прочности паяного соединения в целом.

а) б)

Рис. 8. Кривая нагружения спаянных образцов Ш-БрХЦр: а) без облучения,

б) после облучения до флюенса 1,8-1024 н/м2, Т~ 200 °С

Пятый раздел посвящен разработке аморфных быстрозакаленных ленточных припоев для пайки сплавов на основе ниобия применительно к изготовлению коллекторного пакета электрогенерирующего канала космических ядерно-энергетических установок.

Применение чистых металлов (титан, цирконий и т.д.) в качестве припоев для пайки ниобия (Гш = 2500 °С) и сплавов на его основе (НбЦ-1 и др.) является нецелесообразным. Это связано с тем, что выше 1450 °С у чистого ниобия отмечается собирательная рекристаллизация, при которой ударная вязкость снижается в 20 раз. Для существенного снижения температур плавления припоев в их состав вводят добавки эвтектикообразующих элементов, однако в большинстве случаев их изготавливают в виде порошков (например, 48Т(-482г-4Ве ), что существенно ограничивает область применения таких припоев. Технология сверхбыстрой закалки дает возможность изготавливать эвтектические сплавы в виде лент или фольг, что значительно расширяет возможности применения пайки и, в ряде случаев, упрощает процесс сборки.

Разработку быстрозакаленных припоев для пайки сплавов на основе ниобия осуществляли на основе предложенной методики. Для выбора основы припоя был рассмотрен перечень элементов, образующих с ниобием твердые растворы: Т|, Zr, V, Ш, Та, Мо и Ш. Хорошо известно, что металлы Ш, Та, Мо,\У и ЫЬ имеют температуры плавления выше 2000 °С и добиться существенного снижения температуры (до 1000-1200 °С), как этого требует технология пайки, гораздо сложнее чем, например, для 2х (Г™ = 1855 °С), Т1 (Т^ = 1670 °С) или V (Гпл = 1910 °С). Учитывая, что ниобий снижает температуру плавления Ъх и V в соотношениях гг-19ЫЬ (Гщ, = 1740 °С) и У-351МЬ (Гш = 1860 °С), в качестве основы припоя для дальнейших исследований был выбран сплав 2г-19ИЬ. В дополнение была так же рассмотрена система Т^г, в которой при соотношении Т1 и 7.x 1:1 существует минимум температуры плавления 1535 °С. В таком соотношении Т1 и Ъх успешно применяют в припое 48Т1-482г-4Ве, в котором Ве используется как депрессант. Однако этот припой изготавливают в виде порошка. Для дальнейшего снижения температуры плавления основы припоя в соответствии с методикой был выбран рад элементов-депресантов: N1, Ре, Со, Ве. Эти элементы образуют эвтектики с Ъх с температурами плавления 960, 928, 940 и 950 °С и с Т1 - 942, 1085, 1020 и 1030 °С соответственно. Кобальт был исключен из рассмотрения из-за образования под нейтронным облучением радиоактивных нуклидов с жестким у-излучением. Исходя из предположений о максимальном снижении температуры плавления и минимизации содержания в припое эвтектикообразующих легирующих добавок, наиболее эффективными являются системы сплавов Ъх-¥с, Zr-Ni, гг-Ве. Из опыта применения бериллия в качестве депрессанта рекомендуется вводить его в припой в небольших количествах вследствие того, что в процессе пайки он образует в паяном шве хрупкие бериллиды, негативно влияющие на паяные соединения. Учитывая то, что ниобий образует эвтектики и с Ре, и с № при температурах 1400 и 1175 °С соответственно, предложено легировать основу 2г-19К1Ь железом и никелем суммарным содержанием до 15%.

Исходя из вышесказанного, для дальнейших исследований были выбраны системы сплавов: гг-19ЫЬ-Х где X = 15-16% (№+Ре+Ве); гг-25\М5(№, Ре); эвтектические сплавы Ъх-\, гг-№ и 482г-48ТМВе. Последний применяется в качестве порошкового припоя.

В табл. 1 приведены составы припоев, полученных технологией сверхбыстрой закалки. В виде гибких лент были изготовлены сплавы составов (мас.%): 662г-19М>-15№, 652г-191МЬ-15№-1Ве, 662г-19ЫЬ-7,5Ре-7,5№, 83гг-17№, 48гг-48ТМВе.

Температуры фазовых превращений в полученных ленточных сплавах изучали методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Результаты измерений приведены в табл. 2.

Таблица 1

Быстрозакаленные припои для пайки сплавов ниобия

Химический состав Особенности

662г-19ЫЬ-15Ре Хрупкие фрагменты ленты

667г-19М>-15№ Гибкая лента, местами хрупкая; ширина 1,3±0,2 мм; толщина 30±5 мкм

65гг-19ЫЬ-15№-1Ве Гибкая лента; ширина 1,3±0,2 мм; толщина 30±5 мкм

6бгг-19ЫЬ-7,5Ре-7,5№ Гибкая лента, местами хрупкая; ширина 1,3±0,2 мм; толщина 30±5 мкм

60гг-25У-15№ Хрупкие фрагменты ленты

60гг-25У-15Бе Хрупкие фрагменты ленты

83гг-17№ Гибкая лента; ширина 2,0±0,1 мм; толщина 30±5 мкм

70гг-30У Хрупкие фрагменты ленты

48гг-48Т|-4Ве Гибкая лента; ширииа 10±1 мм; толщина 45±5 мкм

Таблица 2

Результаты термического анализа быстрозакаленных ленточных припоев

Состав, мас.% Температура солидус, °С Температура ликвидус, °С Интервал плавления, "С

гг-19НЬ-15№ 1000 1080 80

2г-19ЫЬ-15№-1Ве 846 924 78

гг-19ЫЬ-7,5№-7,5Ре 968 1002 34

Структурное состояние полученных лент определяли методом рентгеновской диф-фрактометрии. Из анализа полученных результатов было установлено, что все полученные ленточные припои являются рентгено-аморфными, о чем свидетельствует наличие гало на всех рентгенограммах.

Пайку образцов и макетов ЭГК осуществляли в вакуумной печи с резистивным нагревом. Режимы пайки представлены в табл. 3.

Таблица 3

Режимы пайки сплавов на основе ниобия

Материал Припой Режим* Расположение припоя Примечание

ВН2 48гг-48Т1-4Ве 1050 "С, 15 мин Возле капилляра Плоские образцы с фиксированным зазором 50 мкм

НбЦ-1 гг-19№-15№ 1200 "С, 5 мин В поперечно проточенных каналах Цилиндрические коаксиально соединяемые образцы с технологическими каналами

НбЦ-1 60Р(1-40№ 1260 "С, 10 мин В поперечно проточенных каналах Цилиндрические соосные коаксиально соединяемые образцы с технологическими каналами

'вакууме не хуже 10"5 мм.рт.ст.

Металлографический анализ зоны пайки соединения ВН2-ВН2 показал, что структура шва, образовавшегося в процессе затекания припоя в зазор, в поперечном и продольном сечениях одинаковая (рис. 9). Ширина шва составляет 85 мкм при изначальной ширине зазора 50 мкм. Расширение шва связано с физико-химическим взаимодействием компонентов при-

поя и сплава при достаточно высокой температуре пайки и длительной выдержке. В структуре паяного шва были обнаружены 3 области: 1 - точка 2; 2 - точка 4; 3 - точки 3 и 5.

Рис. 9. Микроструктура соединения ВН2-ВН2, паяного припоем 48%Т1- 48%гг-4%Ве при температуре 1050 "С, 15 мин (в обратно рассеянных электронах)

Сравнительный анализ концентраций элементов в 3-х зонах показал, что во всех присутствующих выделениях второй фазы соотношение титана и ниобия приблизительно одинаково и соответствует 61,5% "П (точка 2), 61,9% "П (точка 3), 63,5% "П (точка 4), 60,8% "Л (точка 5) по отношению к ниобию. Из этих данных видно, что соотношение титан/ниобий с небольшим отклонением выдерживается по всему паяному шву. Изменяется только соотношение (титан, ниобий) / цирконий, которое составляет 21,04% Zr (точка 2), 44,8% 2г (точка 3), 63,85% Ъ\ (точка 4), 36,24% Тг (точка 5) по отношению к (титан + ниобий). Ограниченные приборные возможности микроанализа не позволяют получить распределение бериллия и, хотя бы приблизительно, оцентъ его концентрацию в выделениях, образовавшихся в паяном шве. Тем не менее, качественную информацию о распределении бериллия можно получить в обратно отраженных электронах по контрасту: более темные выделения на изображении соответствуют местам с повышенным содержанием бериллия. К таким областям относятся в первую очередь зона 1 (точка 2) и зона 2 (точка 4) - область, образовавшаяся в ходе предполагаемой монотектоидной реакции. Результаты измерений микротвердости в паяном шве соединения ВН2-ВН2 приведены на рис. 10.

Расстояние от центра шва, мм

ее 6000

^ 5000

А 4000

п

О ч 3000

р.

<и ¿ООО

ь

1000

X

£

б)

-355 -185 -95 5 10 165 205 235 Расстояние от центра шва, мм

Рис. 10. Изменение микротвердости в зоне паяного шва соединения ВН2-ВН2, припой 48Ti-48Zr-4Be, режим пайки - 1050 "С, 15 мин: а) в поперечном сечении; б) в продольном сечении

Как следует из полученных данных, наибольшее (в некоторых случаях двукратное) изменение микротвердости наблюдается в центре паяного шва, изменения по его границам лежат в пределах ошибки измерения. Это свидетельствует о том, что при выбранных режимах пайки в центральной части шва образуются интерметаллические соединения (предположительно бериллиды), которые и вызывают увеличение микротвердости.

В процессе сборки элементов коллекторного пакета ЭГК немаловажную роль играет зазор между цилиндрами, который будет заполнять расплавленный припой. Очевидно, что в зависимости от величины зазора, в зоне пайки будет формироваться различная структура. Для определения оптимального зазора при пайке были изготовлены образцы в виде клиньев, которые устанавливали непосредственно на припой. В процессе пайки за счет капиллярных сил расплавленный припой заполнял пространство между пластинами клина. На рис. 11-13 приведены микроструктуры зоны пайки клиньев, полученных с применением припоев 2г-48Т1-4Ве, гг-17№, гг-191МЬ-15 № соответственно.

ВЕ.

зазор 10 мкм

зазор 50 мкм

зазор 90 мкм

Рис. 11. Микроструктуры паяных соединений Н6Ц-1 -НбЦ-1 в зависимости от величины зазора (припой Zr-48Ti-4Be, режим пайки - 1100 "С, 15 мин )

-.'-к —

зазор 10 мкм

зазор 50 мкм

зазор 90 мкм

Рис. 12. Микроструктуры паяных соединений Н6Ц-1-Н6Ц-1 в зависимости от величины зазора (припой гг-17№. режим пайки - 1100 "С, 15 мин )

зазор 20 мкм

зазор 50 мкм

зазор 80 мкм

Рис. 13. Микроструктуры паяных соединений Н6Ц-1-Н6Ц-1 в зависимости от величины зазора (припой 2г-19№>15№, режим пайки - 1120 °С, 15 мин)

Увеличение расстояния между пластинами приводит к формированию в зоне пайки различной структуры, что обусловлено особенностями физико-химического взаимодействия расплавленного припоя и паяемых материалов при изменении межпластинчатого зазора. При использовании припоя 2г-48Т|-4Ве при зазорах более 20 мкм в паяном шве формируется структура с выделением фаз ограненной формы как и в случае пайки сплава ВН2 (см. рис. 9). При этом по всему шву, начиная от зазора 30 мкм и более, по этим выделениям были зафиксированы трещины, параллельные паяемым поверхностям (см. рис. И). При зазорах менее 30 мкм формируется структура с образованием твердого раствора без каких либо дефектов в зоне пайки. Полученные результаты показали, что наиболее оптимальным является зазор 20 мкм. Однако обеспечить такое расстояние между цилиндрами в процессе сборки коллекторного пакета ЭГК практически невозможно.

При исследовании структуры соединений, паяных припоями 7_г-17№ и 2г-19МЬ-15№, был обнаружен ряд закономерностей в процессе формирования структуры в зоне пайки при изменении зазора между паяемыми поверхностями. Отсутствие в составе припоя 7.г-17Ы1 ниобия приводит к тому, что при больших зазорах (50-100 мкм) в процессе взаимодействия расплава припоя и паяемого материала (НбЦ-1) происходит выщелачивание отдельных и групп зерен, растворение их в расплаве припоя (см. рис. 12). Это вызывает увеличение содержания ниобия в расплаве. При зазорах 30-40 мкм происходит такое же «выщелачивание» зерен, однако расплав припоя насыщается ниобием до 4-5%, и процесс растворения прекращается. Вследствие этого в структуре зоны пайки присутствуют нерастворенные зерна твердого раствора на основе ниобия, в котором содержание циркония достигает 20%. При зазорах менее 40 мкм количество таких зерен увеличивается и уже при 20 мкм структура зоны пайки представляет собой переход от сплава НбЦ-1 к сплаву НбЦ-1 через группу зерен твердого раствора на основе ниобия, по границам которого расположен интер-металлид 7г2№. Такой результат взаимодействия является следствием того, что с увеличением зазора между паяемыми плоскостями увеличивается количество расплавленного припоя, который растворяет в себе ниобий. Из-за того, что как при маленьких, так и при больших зазорах процесс физико-химического взаимодействия происходит в одинаковых условиях, количество зерен твердого раствора на основе ниобия в зоне пайки увеличивается с уменьшением зазора, так как процесс насыщения ниобием расплава при больших зазорах не наступает. Однако в центре клиновидного паяного шва была обнаружена трещина вдоль всей зоны пайки от максимального зазора 100 мкм до 20 мкм, при котором распространение ее блокируют пластичные зерна твердого раствора на основе ниобия. Наличие в составе припоя ниобия (2г-19>Л>-15№) приводит несколько к другому результату физико-химического взаимодействия расплавленного припоя и паяемого материала. Из результатов металлографического анализа видно, что даже при достаточно больших зазорах (80 мкм) зона пайки состоит из двух фаз (см. рис. 13): твердого раствора на основе №> и интерметаплида 2г2Ы1, причем с уменьшением зазора доля первой фазы в шве значительно возрастает. Наличие в зоне пайки зерен твердого раствора на основе ниобия при больших зазорах является следствием того, что ниобий изначально входит в состав припоя, и насыщение расплава припоя ниобием в процессе пайки наступает гораздо раньше, чем при пайке припоем 2г-№. Установлено, что при зазоре 70 мкм в паяном шве зерна твердого раствора на основе ниобия препятствуют распространению трещины, образовавшейся в процессе пайки при больших зазорах, в которых формируется шов со значительным количеством интерметаплида 2г2№. При очень маленьких зазорах (20 мкм и менее) структура зоны пайки представляет собой смесь двух фаз 2г№ и 2г2№ (см. рис. 13), которые являются эвтекгикообразующими. Поэтому наиболее оп-

тимальным при пайке сплава на основе ниобия НбЦ-1 припоем 2г-19ЫЬ-15№ является зазор 30—60 мкм.

На рис. 14. приведены результаты металлографических исследований и микрорентге-носпектрального анализа паяного соединения Н6Ц-1-Н6Ц-1 макета коллекторного пакета ЭГК припоем 2г-19ЫЬ-15№ при температуре 1200 °С, 5 мин. Отчетливо виден (темный) технологический канал без заплавления и нарушения геометрии, обеспечивающий в процессе эксплуатации коллекторного пакета выход газообразных продуктов деления ядерного топлива. Следует отметить, что структура зоны пайки идентична структуре, полученной на образцах в виде клиньев.

V. ■ ' ' -

Рис. 14. Микроструктура соединения Н6Ц-1-Н6Ц-1 паяного припоем 2г-19МЬ-15№ при температуре 1200 "С, 5 мин (в различном масштабе)

Для сравнения была проведена пайка макета коллекторного пакета ЭГК из сплава НбЦ-1 штатным припоем состава б0Рс1-40№. Результаты металлографических исследований в зоне пайки соединений Н6Ц-1-Н6Ц-1 представлены на рис. 15.

Рис. 15. Микроструктура соединения Н6Ц-1-Н6Ц-1, спаянного припоем 60Рс1-40№ при температуре 1260 "С, 10 мин (в различном масштабе)

При анализе совокупности полученных данных установлено, что в процессе пайки происходит заплавление технологических каналов. Паяный шов представляет собой смесь двух фаз, состоящих в основном из ЫЬ и Р(1. Содержание никеля в паяном шве не превышает 25%, в некоторых фазах его содержание составляет около 5%. Это может свидетельствовать о том, что в процессе пайки образуется эвтектика между никелем и ниобием, которая увеличивает объем жидкой "ванны". В процессе пайки это приводит к неизбежному нарушению геометрии изделия в околошовной области и, после затвердевания, наблюдается снижение концентрации никеля по всему шву, что подтверждается результатами химического анализа. Также были обнаружены по всему паяному шву образования с повышенной концентрацией Ъх (до 20%), причем в основном металле его содержание не превышает 1%. Основными компонентами таких выделений является № и Рс1.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. На основе анализа физико-химического взаимодействия компонентов припоя и паяемых материалов разработана методика выбора химического состава быстрозакаленных сплавов-припоев для пайки однородных и разнородных материалов.

2. Разработан новый аморфный быстрозакаленный высокотемпературный ленточный припой состава Cu-28%Ti-l%Be и отработан технологический режим получения неразъемных соединений W-БрХЦр с высоким сопротивлением термическому воздействию.

3. Показано, что при нейтронном облучении в реакторе БОР-бО до флюенса 1,8-1024 н/м2 не происходит деградации паяного шва: при испытаниях методом трехточечного изгиба разрушение паяных образцов W-ЕрХЦр, соединенных с применением припоя Cu-28%Ti-l%Be начинается лишь в момент начала пластической деформации бронзы.

4. Предложен физико-химический механизм перераспределения компонентов припоя и бронзы в процессе формирования неразъемного соединения W-БрХЦр при использовании припоев Cu-28%Ti и Cu-28%Ti-l%Be.

5. Разработаны новые аморфные быстрозакаленные высокотемпературные ленточные припои на основе циркония: Zr-19%Nb-15%Ni, Zr-19%Nb-15%Ni-l%Be, Zr-19%Nb-7,5%Ni-7,5%Fe и предложены оптимальные зазоры и технологические режимы пайки сплавов на основе ниобия. В результате сравнительной пайки макета коллекторного пакета ЭГК из сплава на основе ниобия НбЦ-1 показано превосходство аморфного припоя Zr-19%Nb-15%Ni над кристаллическим припоем 60%Pd-40%Ni.

6. Отработана технология получения сплава-припоя 48%Ti-48%Zr-4%Be в виде аморфной ленты для пайки сплавов на основе ниобия.

Аморфные ленточный припой Cu-28Ti-lBe (мас.%) и технология пайки вольфрама с

бронзой БрХЦр внедрены на предприятии НТЦ «Синтез» ФГУП НИИЭФА

им. Д.В. Ефремова (г. Санкт-Петербург) для изготовления макетов фрагмента «домика» ди-

вертора экспериментального термоядерного реактора ИТЭР (АКТ №5 от 14.02.2011 г.).

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Kaiin В.A., Fedotov V.T., Sevrjukov O.N., Suchkov A.N., Moslang A., Rohde M. Development of brazing foils to join monocrystalline tungsten alloys with EUROFER SteeL - J. of Nucl. Mater, v. 367-370, partB, 2007, p.1218-1222.

2. Сучков A.H., Калин Б.А., Федотов B.T., Севрюков О.Н. Разработка быстрозакаленных припоев для пайки вольфрама с ферритной сталью. - В сб.: Труды научной сессии МИФИ-2006, М.: 2006, т. 9, с. 212-213.

3. Сучков А.Н., Калин Б.А., Федотов В.Т., Севрюков О.Н. Создание термостабильных неоднородных струиур паяных соединений разнородных материалов. - В сб.: Научные труды Евразийской конф. "Прочность неоднородных структур ПРОСТ-2006", М.: МИСиС, 2006, с. 95-96.

4. Сучков А.Н., Калин Б.А., Федотов В.Т., Севрюков О.Н. Получение сложных композиционных соединений из разнородных материалов с использованием быстрозакаленных припоев. - В кн.: Материалы IV научно-практической конференции материаловедческих обществ России "Новые градиентные и слоистые композиты". М.: МИФИ, 2006, с. 56-57.

5. Kaiin B.A., Polsky V.l., Yakushin V.L., Fedotov V.T., Sevrjukov O.N., Golikov M.Yu., Suchkov A.N. Erosion of plasma-facing materials and tiles under plasma fluxes. - In.: Abstracts of 17th Intern. Conf. on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices, Hefei Anhui, China, May 22-26,2006, p. 127.

6. Сучков A.H., Калин Б.А., Федотов B.T., Севрюков О.Н. Применение быстрозакаленных сплавов для плакирования сталей. - В сб.: Труды научной сессии МИФИ-2007, т. 9, с. 68-70.

7. Сучков А.Н., Калин Б.А., Федотов В.Т., Севрюков О.Н., Мощенко М.Г. Разработка быстрозакаленных припоев для пайки узлов дивертора термоядерного реактора. - В кн.: Материалы семинара "Пайка-2007", ч. II, Москва, 2007 г., с. 66-73.

8. Калин Б.А., Севрюков О.Н., Сучков А.Н., Тенишев A.B. Изучение фазовых превращений в аморфных материалах методом ДСК. / Учебное пособие, М.: МИФИ, 2008. - 40 с.

9. Сучков А.Н., Калин Б.А., Федотов В.Т., Севрюков О.Н. Разработка быстрозакаленных наноструетурных припоев для пайки узлов дивертора термоядерного реактора. - В сб.: Труды научной сессии МИФИ-2008, т. 7, с. 101-103.

10. Сучков А.Н., Федотов В.Т., Севрюков О.Н., Чжо СваТхун. Разработка аморфного ленточного припоя для пайки тугоплавких металлов и сплавов. - В сб.: Материалы научно-технической конференции "Пайка-2008", Тольятти, 10-12 сентября 2008 г., с. 215-216.

11. Сучков А.Н., Калин Б.А., Федотов В.Т., Севрюков О.Н., Якушин B.JI., Польский В.И., Джумаев П.С. Быстрозакаленные наноструктурированные припои для пайки энергонапряженных узлов реактора ИТЭР. - В сб.: Доклады школы-семинара «Нанотехнологии -производству-2009», 21-26 сентября 2009 г., Москва, МИСиС, с. 226-237.

12. Калин Б.А., Якушин В.Л., Джумаев П.С., Польский В.И., Севрюков О.Н, Сучков А.Н., Федотов В.Т. Разработка метода создания металлических материалов с нанокристалли-ческим поверхностным слоем при воздействии потоков импульсной плазмы. - В сб.: Научные труды сессии МИФИ-2009, т.1. Ядерная физика и энергетика. Нанофизика и нанотехнологии. Фундаментальные проблемы науки. Информационная безопасность. М.: МИФИ, 2009, с. 75-80.

13. Сучков А Н., Калин Б. А., Севрюков О.Н, Федотов В.Т. Разработка и применение быстро-закаленныъх наноструктурированных припоев. - В сб.: Тезисы докладов 2-го международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий. Международный форум по нанотехнологиям, 6-8 октября 2009 г., Rusnanotech-09, с. 462-463.

14. Сучков А.Н., Калин Б.А., Федотов В.Т., Севрюков О.Н., Иванников A.A., Якушин В Л., Польский В.И., Джумаев П.С. Разработка и применение быстозакаленных наноструктурированных припоев для пайки узлов активной зоны космических ЯЭУ и энергонапряженных элементов ТЯР. - В сб.: Тезисы докладов конференции МАЯТ-2010, Туапсе, 26 сентября - 02 октября 2010 г., Москва, с. 73.

15. Севрюков О.Н., Федотов В.Т., Сучков А.Н., Джумаев П.С., Тар Хтет. Пайка образцов упрочненного наночастицами кубического нитрида бора быстрозакаленными припоями. - В сб.: Труды научной сессии НИЯУ МИФИ-2010, Москва, 2010, т. 2, с. 177-178.

16. Сучков А.Н., Калин Б.А., Федотов В.Т., Севрюков О.Н., Иванников A.A., Якушин В.Л., Польский В.И., Джумаев П.С. Применение быстрозакаленных наноструктурированных ленточных припоев для пайки элементов коллекторного узла электрогенерирующего канала ядерного реактора. - В сб.: Труды научной сессии НИЯУ МИФИ-2010, Москва, 2010, т. 2, с. 173-176.

17. Сучков А.Н., Федотов В Т, Севрюков О.Н, Калин Б.А., Иванников А.А., Якушин В.Л., Джумаев П.С. Быстрозакаленные ленточные аморфные припои для высокотемпературной пайки сплавов на основе ниобия. - Сварочное производство, 2010, № 5, с. 47-51.

18. Калин Б.А., Якушин B.JI., Джумаев П.С., Польский В.И., Головчанский И.А., Федотов В.Т., Севрюков О.Н., Сучков А.Н. Разработка метода создания металлических материалов с наноструктурированным поверхностным слоем путем обработки потоками высокотемпеатурной импульсной плазмы. - Физика и химия обработки материалов, 2010, №1, с. 29-35.

19. Kalin В.А., Suchkov A.N., Fedotov V.T., Sevryukov O.N., Ivannikov A.A. Application of the rapidly quenched ribbon-type filler metals for brazing the heavy-loaded elements of ITER. - In.: Abstracts of Monaco ITER International Fusion Energy Days. First Joint IAEA-ITER Technical Meeting. Analysis of ITER Materials and Technologies, Monaco, 2010, p. 28.

20. Иванников A.A., Сучков A.H., Калин Б.А., Федотов В.Т., Севрюков О.Н., Якушин В.Л., Польский В.И., Джумаев П.С. Быстрозакаленный высокотемпературный наноструктури-рованный ленточный припой на основе никеля для пайки жаропрочных сталей. - В сб.: Аннотации докладов научной сессии НИЯУ МИФИ-2011, т. 1, Инновационные ядерные технологии, Москва, 2011, с. 149.

21. Нечаев В.В., Севрюков О.Н., Сучков А.Н., Федотов В.Т. Структурно-фазовые состояния NI-Nb-Si сплавов. - В сб.: Аннотации докладов научной сессии НИЯУ МИФИ-2011, т. 1, Инновационные ядерные технологии, Москва, 2011, с. 159.

22. Калин.Б.А., Польский В.И., Якушин В.Л., Джумаев П.С., Севрюков О.Н., Сучков А.Н., Федотов В.Т., Емельянова О.В., Дмитриева К.К. Эрозия и термостойкость паяных соединений вольфрама с бронзой в условиях, имитирующих срывы плазмы в термоядерных реакторах. - Физика и химия обработки материалов, 2011, № 2, с. 13-22.

23. Kalin В.А., Yakushin V.L., Dzhumaev P.S., Pol'skii V.I., Golovchanskii I.I., Fedotov V.T., Sevryukov O.N., and Suchkov A.N. Development of a method for producing metal materials with a nanostructured surface layer by treatment with high-energy pulsed plasma. - Inorganic Materials: Applied Research, 2011, v. 2, № 3, p. 224-229.

24. Падалко А.Г., Таланова Г.В., Зубарев Г.И., Федотов В.Т., Сучков А.Н., Царев В.И. Термография фазовых превращений в эвтектических сплавах на основе никеля при высоких давлениях и температурах. - Металлы, 2011, № 2, с. 3-9.

25. Калин Б.А., Федотов В.Т., Севрюков О.Н., Сучков А.Н. Припой на основе никеля в виде нанострукгурированной ленты (варианты). - Патент РФ на полезную модель N»102555, дата регистрации 10 марта 2011 г, приоритет полезной модели от 03 ноября 2010 г.

Подписано в печать:

24.05.2011

Заказ № 5610 Тираж -100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Введение

1. Пайка металлов и сплавов

1.1. Классическое представление о пайке

1.1.1. Классификация способов пайки

1.1.2. Дефекты в паяных соединениях

1.1.3. Быстрозакаленные припои

1.2. Пайка элементов энергоустановок

1.2.1. Пайка разнородных элементов ИТЭР

1.2.1.1. Высокотемпературная пайка вольфрама

1.2.1.2. Высокотемпературная пайка меди и се сплавов

1.2.1.3. Высокотемпературная пайка вольфрама с медными 31 сплавами

1.2.2. Пайка элементов ЭГК из сплава на основе ниобия 32 1.2.2.1. Припои для пайки сплавов на основе ниобия

Актуальность работы. Изготовление энергонапряженных узлов ядерной и термоядерной техники является сложной технологической задачей. Множество проблем возникает в процессе сборки отдельных компонентов друг с другом в конечный конструктивный элемент. Из методов получения неразъемных соединений, широко применяемых во многих отраслях промышленности, существенное развитие получили сварка и пайка, причем каждая технология имеет свою область применения.' При изготовлении диверторного модуля реактора ИТЭР (международный экспериментальный термоядерный реактор) и коллекторного узла ЭГК (электрогенерирующий канал) ядерного ректора космического базирования наиболее оптимальной и реализуемой технологией соединения элементов является высокотемпературная пайка. Данный метод реализуется при температурах существенно меньших, чем при сварке, что вызывает меньшее термическое влияние на соединяемые материалы, и за один технологический цикл появляется возможность реализовать множество соединений, что делает данный процесс наиболее технологичным.

В последнее время стали широко использовать быстрозакаленные припои (БЗП) в виде лент толщиной 20.80 мкм. Такие припои получают технологией сверхбыстрой закалки расплава на вращающемся диске-холодильнике со скоростью 104. 106 К/с. Высокая скорость охлаждения позволяет при комнатной температуре получать припои со структурой переохлажденной жидкости, в состоянии пересыщенного твердого раствора с равномерным распределением компонентов сплава по всему объему, что определяет уникальные свойства (смачиваемость, капиллярная активность и др.) припоя в процесс расплавления и взаимодействия расплава с паяемыми материалами.

Технология сверхбыстрой закалки дает возможность получать из труднодеформируемых слитков удобные в обращении гибкие ленты, которые обладают целым комплексом преимуществ перед своими кристаллическими аналогами, полученными традиционными методами: они имеют однородное фазовое состояние по всему объему, характеризуются узкими интервалами плавления и затвердевания, высокой адгезионной и капиллярной активностью. Все это позволяет повысить качество пайки, уменьшить количество дефектов паяных соединений, снизить количество интерметалл и до в в зоне пайки.

Однако, на сегодняшний день недостаточно изучены физико-химические и технологические особенности как производства высокотемпературных БЗП, так и пайки тугоплавких металлов и сплавов. Существует необходимость оптимизации составов и потребность в разработке новых ленточных БЗП как для создания неразъемных соединений вольфрама, ниобия и других металлов между собой, так и с теплоотводящими металлами (сплавами) и получении припоев с заданной температурой плавления и четкими технологическими режимами пайки различных материалов.

Учитывая жесткие тепловые и радиационные условия эксплуатации ЭГК в ЯЭУ и дивертора в ИТЭР, характеризующиеся интенсивным термическим, корпускулярным и циклическим воздействием, к неразъемным соединениям, выполненным с помощью пайки, предъявляются серьезные требования по термомеханическому сопротивлению в условиях облучения.

Следует особо отметить, что в настоящий момент не решена проблема соединения компонентов облицовки диверторного модуля ИТЭР с теплоотводящей основой - бронзой (соединение "вольфрам-бронза"). Поэтому разработка припоя с низкой температурой плавления, для сохранения заданного структурно-фазового состояния теплоотводящей бронзы в процессе пайки, компоненты которого не образуют химических соединений в зоне пайки, является актуальной задачей.

При изготовлении коллекторного пакета ЭГК многоканальных термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) ЯЭУ космического базирования существует проблема заплавления технологических каналов в процессе пайки при использовании кристаллического припоя системы Р<}-№. В этой связи актуальной является разработка припоя, позволяющего получить неразъемные соединения заданной формы, т.е. без заплавления технологических каналов.

Цель работы. Целью работы явилась разработка составов и технологии получения быстрозакаленных ленточных припоев и режимов высокотемпературной пайки тугоплавких металлов и сплавов применительно к созданию неразъемных соединений материалов современной энергонапряженной техники.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

- предложена методика выбора оптимального для данной пары паяемых материалов состава припоя;

- разработан состав нового припоя на основе системы Си-'П-Ве для пайки фрагментов (тайлов) дивертора ИТЭРа в виде неразъемного соединении «вольфрам-бронза» и отработаны режимы пайки этого соединения;

- разработан состав нового припоя на основе систем Zr-Nb-Ni-Be и Ег-1ЧЬ-№-Ре для пайки фрагментов коллекторного пакета ЭГК многоканальных ТЭП ЯЭУ космического базирования в виде неразъемного соединении «ниобий-ниобий» и отработаны режимы пайки этого соединения;

- отработана технология изготовления наноструктурных ленточных припоев составов: Си-28ТМВе, гг-19№>-15№, 7г-19М>-15№-1Ве, 2г-19№>-7,5№-7,5Ре (мас.%) методом сверхбыстрой закалки расплава на медном диске - холодильнике и получены припои;

- исследованы структурно-фазовые состояния паяных соединений «вольфрам-бронза» и «ниобий-ниобий»;

- проведены механические испытания до и после нейтронного облучения соединений «вольфрам-бронза», спаянных ленточным БЗП на основе меди состава Си-28ТМВе.

Научная новизна. На основе физико-химического анализа диаграмм состояния систем сплавов разработана методика выбора композиций быстрозакаленных сплавов-припоев для высокотемпературной пайки однородных и разнородных материалов.

Разработаны составы и технология получения сплавов-припоев на основе меди и циркония в виде гибких лент методом сверхбыстрой закалкой расплава.

Разработана технология и режимы пайки однородных и разнородных металлов и сплавов на основе меди, вольфрама и ниобия при различных температурах и временах выдержки.

Впервые установлено, что в зоне пайки вольфрама с медью за счет интенсивного растворения легирующих элементов припоя Си-28ТЫВе в меди формируется паяный шов без интерметаллидов, что обеспечивает отсутствие дефектов соединений и высокие термомеханические характеристики.

Впервые получены быстрозакаленные ленточные припои на основе циркония, обладающие повышенными капиллярными и адгезионными свойствами, эффективно заполняющие протяженные капиллярные зазоры между деталями из сплавов на основе ниобия.

Впервые путем сравнительных исследований по затеканию в коаксиальный зазор между цилиндрическими заготовками из сплава на основе ниобия быстрозакаленного 2г-1МЬ-№ и кристаллического Рс1-№ припоев показано преимущество БЗП-припоя.

Получены новые данные по механическим испытаниям до и после нейтронного облучения соединения «вольфрам-бронза», спаянного ленточным БЗП на основе меди.

Практическая ценность. Разработаны составы и технология изготовления методом сверхбыстрой закалки из расплава новых ленточных БЗП Си-28ТМВе, 2г-19ЫЬ-151\П, 2г-19№э-15№-1Ве, 2г-19№>-7,5№-7,5Ре. Подобраны и отработаны режимы прецизионной пайки материалов современной техники: вольфрама с медными сплавами применительно к изготовлению тайлов дивертора реактора ИТЭР; сплавов на основе ниобия применительно к изготовлению коллекторного пакета ЭГК ЯЭУ космического базирования.

Припои 2г-19№>-15№, 2г-19МЬ-15№-1Ве, 2г-19№>-7,5№-7,5Ре использованы в ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ" (г. Подольск) для пайки^ макетов коллекторного пакета ЭГК космических ЯЭУ из сплава на основе ниобия НбЦ-1.

Припой Си-28'П-1Ве использован в НТЦ «Синтез» ФГУП НИИЭФА им. Д.В. Ефремова (г. Санкт-Петербург) при разработке технологии пайки вольфрамовой облицовки к бронзовой основе для дивертора экспериментального термоядерного реактора ИТЭР.

Результаты практического применения подтверждены соответствующими актами внедрения.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методика разработки быстрозакаленных ленточных припоев для пайки металлов и сплавов.

2. Составы быстрозакаленных ленточных припоев: 2г-19ЫЬ-15№, 2г-19ТЧЬ-15№-1Ве, 2г-19№>-7,5№-7,5Ре и Си-28ТМВе.

3. Технологические режимы пайки: соединения "вольфрам-бронза" припоем Си-28ТМВе; сплавы на основе ниобия припоями 2г-19№>-15№, 2г-19ЫЬ-15М-1Ве, гг-19№>-7,5№-7,5Ре.

4. Результаты исследований структурно-фазового состояния и механических свойств паяных соединений до и после нейтронного облучения.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов и библиографии. Работа изложена на 133 страницах, содержит 71 рисунок, 16 таблиц и список цитируемой литературы из 112 наименований.

Основные выводы

1. На основе анализа физико-химического взаимодействия компонентов припоя и паяемых материалов разработана методика выбора химического состава быстрозакаленных сплавов-припоев для пайки однородных и разнородных материалов.

2. Разработан новый аморфный быстрозакаленный высокотемпературный ленточный припой состава Си-28%ТМ%Ве и отработан технологический режим получения неразъемных соединений \\^-БрХЦр с высоким сопротивлением термическому воздействию.

3. Показано, что при нейтронном облучении в реакторе БОР-бО до флюенса 1,8-1024 н/м2 не происходит деградации паяного шва: при испытаниях методом трехточечного изгиба разрушение паяных образцов и^-БрХЦр, соединенных с применением припоя Си-28%ТМ%Ве начинается лишь в момент начала пластической деформации бронзы.

4. Предложен физико-химический механизм перераспределения компонентов припоя и бронзы в процессе формирования неразъемного соединения \\^-БрХЦр при использовании припоев Си-28°/оП и Си-28%ТМ%Ве.

5. Разработаны новые аморфные быстрозакаленные высокотемпературные ленточные припои на основе циркония: гг-19%М>15%№, Ъх-19%КЬ-15%№-1 %Вс, 2г-19%КЬ-7,5%№-7,5%Ре и. предложены оптимальные зазоры и технологические режимы пайки сплавов на основе ниобия. В результате сравнительной пайки макета коллекторного пакета ЭГК из сплава на основе ниобия НбЦ-1 показано превосходство аморфного припоя 2г-19%№>-15%№ над кристаллическим припоем 60%Рс1-40%№.

6. Отработана технология получения сплава-припоя 48%гП-48%7г-4%Ве в виде аморфной ленты для пайки сплавов на основе ниобия.

Аморфные ленточный припой Си-28ТМ Ве (мас.%) и технология пайки вольфрама с бронзой БрХЦр внедрены на предприятии НТЦ «Синтез» ФГУП НИИЭФА им. Д.В. Ефремова (г. Санкт-Петербург) для изготовления макетов фрагмента «домика» дивертора экспериментального термоядерного реактора ИТЭР (АКТ №5 от 14.02.2011 г.).

1.3. Заключение

На основании массива литературных данных продемонстрированы основные преимущества и особенности пайки как метода получения неразъемных соединений разнородных материалов, дисперсно-упрочненных и других сплавов с низкими значениями вязкости разрушения.

Показано, что процесс пайки осуществляется ниже температуры плавления соединяемых материалов, что делает этот метод крайне рациональным, позволяющим добиться получения соединений без существенных структурных изменений в паяемых материалах в процессе цикла пайки при правильном выборе припоев и технологий пайки. 3

Приведена информация о быстрозакаленных припоях, полученных методом сверхбыстрой закалки расплава на вращающемся медном диске-холодильнике со скоростью 104-106 К/с. Показано что данный класс быстрозакаленных припоев обладает целым комплексом преимуществ по сравнению со своими кристаллическими аналогами, полученными классическими традиционными методами. Так, БЗП, благодаря быстрому охлаждению расплава имеют гомогенное по объему распределение химических элементов, имеют более узкие температурные интервалы плавления, характеризуются более высокой диффузионной активностью атомов и адгезией. I

Однако, на сегодняшний день недостаточно изучены физико-химические и технологические особенности как производства высокотемпературных БЗП, так и пайки тугоплавких металлов и сплавов. Существует необходимость оптимизации составов и потребность в разработке новых ленточных БЗП для создания неразъемных соединений вольфрама, ниобия и других металлов между собой и с теплоотводящими металлами (сплавами), получения припоев с заданной температурой плавления и четкими технологическими режимами пайки различных материалов.

Учитывая жесткие тепловые и радиационные условия эксплуатации ЭГК в ЯЭУ и J дивертора в ИТЭР, характеризующиеся интенсивным и циклическим воздействиям, к неразъемным соединениям, выполненным с помощью пайки, предъявляются серьезные требования по термомеханическому сопротивлению в условиях облучения. г

Следует особо отметить, что в настоящий момент не решена проблема соединения компонентов облицовки диверторного модуля ИТЭР с теплоотводящей основой — бронзой (соединение «вольфрам-бронза»). Поэтому, разработка припоя, компоненты которого не образуют химических соединений в зоне пайки с низкой температурой плавления для сохранения заданного структурно-фазового состояния бронзы в процессе пайки является актуальной задачей.

При изготовлении коллекторного пакета ЭГК многоканальных ТЭП ЯЭУ космического базирования существует проблема заплавления технологических каналов в процессе пайки при использовании кристаллического припоя системы Рс1-№. В этой связи актуальной является разработка припоя, позволяющего получить неразъемные соединения заданной формы, т.е. без заплавления технологических каналов.

В этой связи целью настоящей работы является разработка составов и технологии получения быстрозакаленных ленточных припоев и режимов высокотемпературной пайки тугоплавких металлов и сплавов применительно к созданию неразъемных соединений материалов современной энергонапряженной техники.

2. Методические вопросы обеспечения высокотемпературной пайки

В данной главе приведены основные методики, разработанные и примененные автором для: получения припоев в виде кристаллических слитков, в виде быстрозакаленных нанострукгурированных лент; высокотемпературной пайки; исследования структурно-фазовых состояний полученных припоев; исследования структуры и свойств паяных соединений; испытаний полученных паяных соединений и макетных образцов.

2.1. Получение кристаллических слитков сплавов-припоев

Выплавку слитков осуществляли в дуговой печи МИФИ-9 в динамической и статической среде аргона.

Печь МИФИ-9 с вольфрамовым нерасходуемым электродом предназначена для выплавки тугоплавких металлов и сплавов. При дуговой плавке возможно получить температуру дуги до 5000 °С, что позволяет обеспечить расплавление тугоплавких металлов и перемешивать дугой образовавшийся расплав и тем самым осуществлять равномерное распределение легирующих компонентов по всему объему слитка. В зависимости от пода, на такой дуговой печи можно получать гомогенные слитки сплавов со сложным химическим составов весом до 200 г за один технологический цикл. Процесс плавки осуществляется по принципу гарнисажной плавки: расплавленный образец отделен от медного охлаждаемого водой пода тонкой твердой прослойкой материала образца.

В качестве шихтовых материалов применяли: цирконий металлический иодидный, ТУ 95-46-76; титан металлический, йодидный (ТУ 48-4-282-86); ниобий электронно-лучевого переплава;

- никель катодный НО или Н1 (ГОСТ 849-70); ванадий электронно-лучевого переплава; бериллий горячепрессованный чистотой 99,98%; армко железо;

- медь МО (ГОСТ 546-79); ванадий электронно-лучевого переплава; хром электронно-лучевого переплава;

Для упрощения процесса равномерного распределения легирующих компонентов в слитке, в качестве шихтовых материалов применяли заранее выплавленные более легкоплавкие лигатуры. Так бериллий, ниобий и ванадий вводили в качестве лигатур Zr-5%Be, Zr-50%Nb, Ti-5%Be, Ti-30%V, Zr-30%V (мас.%). Шихту загружали в водоохлаждаемый под и подвергали сплавлению. После каждого переплава слиток переворачивали и повторяли процедуру переправления. Количество таких переплавов лежало в пределах 6-20, в зависимости от химического состава сплава. За один технологический цикл получали два гомогенных слитка по 100 грамм.

Химический состав слитков определяли методом- микрорентгеноспектрального анализа на установке энергодисперсионного спектрометра INCA 350 x-act (Oxford Instruments). Содержание кислорода, водорода, азота и углерода, например, в слитках титановых сплавов было значительно ниже их содержания в технически чистом титане марки ВТ 1-00 (02 < 0,10%, N2 < 0,04%, С < 0,05%, Н2< 0,008%).

2.2. Получение быстрозакаленных лент сплавов-припоев

Получение сплавов-припоев в виде гибких лент осуществляли методом сверхбыстрой закалки на вращающийся диск-холодильник на модернизированной установке "Кристалл-702". Данная установка позволяет получать сплавы-припои с температурой плавления до 1600 °С (в зависимости от материала тигля) в аморфном (наноструктурированном) или нанокр'исталлическом состоянии из расплава со скоростями охлаждения ~104-106 К/с в виде лент толщиной (20-100) мкм и шириной от 1,2 до 50 мм. Максимальное количество получаемой ленты за один технологический цикл составляло 0,3-0,5 кг. Схема установки "Кристалл-702" представлена на рис.2.1.

Предварительно выплавленные в дуговой печи МИФИ-9 слитки сплавов-припоев помещали в кварцевый тигель (8), имеющий сопло специальной формы. Тигель со слитками размещали внутри высокочастотного индуктора (10). Токами высокой частоты с помощью высокочастотного генератора (2) и индуктора (10) слитки нагревали до необходимой температуры, зависящей от химического состава сплава. Расплав припоя под действием давления эжекции инертного газа (гелий), подаваемого через систему напуска газа (4), подавали через сопло тигля (8) на быстро вращающийся закалочный медный диск шириной 50 мм и диаметром 300 мм (12). При этом площадь поверхности расплава, контактирующего с диском, многократно возрастала и, соответственно, достигалась высокая скорость отвода тепла из расплава в диск. Происходило практически мгновенное затвердевание расплава. Затвердевший расплав припоя отделяется от диска под действием термических напряжений и центробежной силы или срезался с помощью специального

41

Рис. 2.4.Схема установки для электролитического полирования металлов и сплавов

Был выбран электролит - 10 % водный раствор N3011. Опытным путем были подобраны ток 5 А и напряжение 10 В. Таким образом был снят нагартованный слой вольфрама порядка 100 мкм.

2.5. Пайка образцов

Для пайки образцов использовали вакуумную печь с резистивным нагревом СШВ-1.2,5/25М-04, которая позволяет осуществлять пайку в вакууме 1,3 х 10~3 Па при температуре до 2500 °С. В качестве нагревателей использовали вольфрамовые прутки и графитовую пластину.

При отработке технологических режимов пайки, подготовке образцов к внутриреакторным испытаниями и испытания под высокотемпературной импульсной плазмой (ВТИП), припой укладывали в один слой на шлифованную сторону образцов в виде отрезков ленты по размерам паяемых материалов и закрепляли каждый отрезок с помощью точечной конденсаторной электросварки. Затем на поверхность припоя укладывали другой материал шлифованной стороной к припою и закрепляли сборку в специально разработанном кондукторе из тантала (рис. 2.5 а, б) таким образом, чтобы в ходе термического цикла пайки было обеспечено давление 0,25-0,5 кгс/см .

1 - припой

2 - паяемые материалы

3 -танталовый кондуктор

4 - фуз

1 — припой

2 - пластины из НбЦ-1

3 - подставка из НбЦ-1

4 - дистанционатор из N6 проточка для закладки припоя ленточмьй припои г)

Рис. 2.5. Внешний вид кондуктора а) и сборки под пайку образцов б), в), г)

Для исследования формирования паяного шва в зависимости от зазора, припой укладывали в 5-6 слоев на поверхность НбЦ-1, на который размещали клин, который изготавливали из того же материала (рис. 2.5, в ). Величину зазора фиксировали фольгой из ниобия толщиной 100 мкм. Пайку осуществляли припоями 48Ti-48Zr-4Be, Zr-19Nb-15Ni, Zr-19Nb-15Ni-lBe, Zr-19Nb-7,5Ni-7,5Fe (мас.%) по режимам, отработанным на плоских образцах. После пайки образцы разрезали на высоте 5 мм от основания и проводили исследования полученных паяных швов.

При изготовлении макетных узлов ЭГК припой наматывали в специально проточенные для него места (рис. 2.5, г). Количество оборотов зависело от глубины проточки и зазора между цилиндрами. В среднем, толщина намотанного припоя составляла величину порядка 150 мкм. Для исследования затекания припоя в зазор, спаянные цилиндры разрезали вдоль и поперек и проводили соответствующие исследования.

На рис. 2.6 приведена характерная крива нагрева образцов под пайку . Отличительные особенности заключались лишь в температурах и временах выдержки, которые изменялись от 900 до 1200 °С и от 2 до 30 мин соответственно.

О 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 время, мни

Рис. 2.6. Характерная кривая режима пайки образцов из сплава на основе ниобия

Нагрев образцов под пайку осуществляли в среднем со скоростью 15 К/с. Для равномерности прогрева образцов и макетных изделий, за 200 град, до температуры солидуса припоя осуществляли изотермическую выдержку, затем продолжали нагрев до температуры пайки, при которой так же осуществлялась выдержка, время которой зависило от состава припоя. Охлождали образцы вместе с печью.

Для исследования термостойкости готового паяного соединения (модели тайла) его разрезали примерно пополам на искровом станке, полировали и облучали с торца (рис. 2.8, б)

Рис.2.8. Общий вид а) и схематическое изображение разных видов облучения готовых паяных изделий потоками ВТИП б)

2.8. Механические испытания паяных образцов

Испытания спаянных образцов W-БpXЦp на трехточечный изгиб осуществляли до и после нейтронного облучения. Облучение образцов проводили при температуре 200 °С, нейтронами с энергией более 0,1 МэВ в течении 5 эфф. сут., флюенсом 1,8-1024 н/м2.

Испытания на изгиб образцов различных типов с малыми нагрузками не обеспечивается устаревшими машинами, размещенными в защитных камерах. Поэтому в ОАО " ГНЦ НИИАР" была спроектирована, изготовлена и смонтирована в защитном боксе новая машина, которая обеспечивает проведение всех видов механических испытаний.

Общий вид машины приведен на рис. 2.9, а. В ней использовали гидравлический принцип нагружения. Гидроцилиндр 1 соединен с мощным подшипником линейного перемещения 3 фирмы ТНК (Япония), который обеспечивает строго вертикальное перемещение вала 4. На конце вала размещается платформа 5, к которой крепили приспособления для испытания образцов. На рис. 2.10, б изображено смонтированное приспособление для трехточечного изгиба 10. Верхняя часть приспособления 12 крепится к диафрагменному датчику усилия 7 фирмы НВМ (Германия), который отличается большой устойчивостью к радиальным нагрузкам и измеряет усилие с точностью 1 Н. Давление в гидроцилиндре создавали ручными масляными насосами 2, которые позволяли перемещать вал как вниз, так и вверх. Образец 11 (рис. 2.9, б) лежит на 2-х опорах (рис. 2.10), смонтированных на валу, а сверху на образец давят два ножа, создавая в промежуточных сечениях образца постоянный момент. Измерение деформации образцов

1. Пайка и лужение. Основные термины и определения. ГОСТ 17325-79.

2. Петрунин И.Е., Березников Ю.И. и др. Справочник по пайке / Под ред. И.Е. Петрунина. 3-е. Изд., перераб. И доп. М.: Машиностроение, 2003. 480 е.; ил.

3. Вакуумная пайка реакторных матрериалов/ И.Д. Понимаш, A.B. Орлов, Б.В. Рыбкин. М.: Энергоатомиздат, 1995.-192 с. ил. — (Физика и техника ядерных ректоров; Вып. 46).

4. С.Н. Лоцманов. Дорога открытий. В. Фролов, В. Плаунов, Москва, 2009. 488 с.

5. Маркова И.Ю. Пайка металлических материалов с неметаллическими. Дефекты паяных соединений и контроль качества пайки. Конспект лекций. — Информэлектро, 1988 г, 53 с

6. Лашко C.B., Лашко Н.Ф. Пайка металлов. 4-е изд., перераб. И доп. - М.: Машиностроение, 1988. - 376 е.: ил.

7. ГОСТ 17349-79 Пайка. Классификация способов.

8. ГОСТ 19248-90 Припои. Классификация и обозначение.

9. Новосадов B.C. Влияние зазора на структуру и химический состав шва. Аномалия растворимости в малых зазорах/ В.сб.: Пайка 2000. Мат. Междунар. Науч.-техн. Конф. Толятти: ТПИ, 2000. С. 7-17.

10. Аморфные ленточные припои для высокотемпературной пайки. Опыт разработки технологии производства и применения. Сварочное производство, № 1, 1996, с. 15-19.

11. Калин Б.А. и др. Новые аморфные припои для пайки титана и его сплавов. Сварочное производство. 2001, №3, с. 37-39.

12. Калин Б.А. и др. Пайка тонколистовых конструкций из титановых сплавов аморфными припоями марки СТЕМЕТ. Сварочное производство. 1996. № 9. с. 23-24.

13. Калин Б.А. и др. Влияние структурного состояния припоя на физико-механические свойства паяных соединений. Сварочное производство, 2001, № 8, с. 38—41.

14. Kalin В.A. Be-Cu joints based on amorphous alloy brazing for divertor and first wall application. Journal of Nuclear Materials 271-272 (1999) 410-414.

15. Kalin B.A. Application of amorphous and microcrystalline filler metals for brazing of beryllium with metals. Journal ofNuclear Materials 233-237 (1996), p. 945-948.

16. Федотов В.Т., и др. Применение метода быстрого затвердевания для изготовления припоев, используемых при пайке теплообменников. Материалы семинара "Изготовление теплообменной аппаратуры". М., 1993, с. 75-76.

17. Калин Б.А. и др. Опыт применения быстрозакаленных припоев для соединения конструкционных материалов. Экономика и производство, №2 февраль, 2002.

18. Brazing dissimilar materials with rapidly solidified filler metals STEMET. Brazing, High Temperature Brazing and Diffusion Welding. Lectures and Posters of 7th Inter.Conference, Aachen, 15-17 June 2004

19. Using rapidly quenched brazing alloys for brazing structural elements of thermonuclear reactors. Welding International 2004, 18 (5), p. 410-416.

20. Development of rapidly quenched brazing foils to join tungsten alloys with ferritic steel. Journal of Nuclear Materials 329-333 (2004), p. 1544-1548.

21. Калин Б.А. и др. Разработка аморфных припоев на основе циркония для пайки элементов ядерных реакторов. Доклад на Международной научно-технической конференции "Пайка-2005".

22. Л.Г. Голубчиков, Д.К. Курбатов Материаловедческие задачи реактора ИТЭР. Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез, 2004, вып. 2, с. 80—94

23. Маханьков А.Н. Диссертация на соискание ученой степени кандидат технических наук. Вольфрамовая облицовка диверторной мишени для термоядерного реактора ТАКОМАК. С. Петербург, 2003 г., 125 с

24. С.В.Максимова, В.Ф.Хорунов, В.Р.Барабаш Проблемы получения узлов дивертора реактора термоядерного синтеза с помощью пайки. Сварочное производство. 1994, №5. С.6-9.

25. Б.А. Калин, Н.В. Волков, И.В .Олейников Рраспыление образцов Be, Cu, Fe, Mo, W при облучении пучком ионов (Н+ + Не+) со средней энергией 10 КэВ. Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез, 2004, вып. 2, с. 72—80.

26. В.М. Шарапов, СЛ. Канашенко Структурные нарушения в вольфраме после взаимодействия с низкоэнергетичной гелиевой плазмой с допороговыми энергиями ионов. Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез, 2008, вып. 2, с. 20—25.

27. И.И. Архипов, В.Х. Алимов, Д.А. Комаров Накопление дейтерия в вольфраме при облучении в углеродно-дейтериевой плазме. Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез, 2008, вып. 2, с. 17—20i125

28. Ю.В. Мартыненко, Б.И. Хрипунов, В.Б. Петров Именение поверхности вольфрама играфита под воздействием больших потоков плазмы. Вопросы атомной науки и техники.

29. Сер. Термоядерный синтез, 2009, вып. 4, с. 14—23

30. P. W. Trester, P. G. Valentine, W.R. Johnson, Е. Chin, Е.Е. Reis, А.Р. Colleraine. Tensile fracture characterizations of braze joined copper-to-CFC coupon assemblies. J. Nucl. Mater. 233-237 (1996) 906-912.

31. G. Chaumat, P.Le Gallo, G. Le Marois, F. Moret, P. Deschamp. Macroblock manufacturing by 'hip assisted brazing' method. J. Nucl. Mater. 258-263 (1998) 265-270.

32. R.E. Nygren, C.A. Walker, T.J. Lutz, F.M. Hosking, R.T. McGrath. Brazing of the Tore Supra actively-cooled Phase III limiter. J. Nucl. Mater. 212-215 (1994) 1621-1626.

33. V.Barabash, M.Akiba, J.P.Bonal etc. Carbon fiber composites application in ITER plasma facing components. J. Nucl. Mater. 258-263 (1998) 149-159

34. С.В.Максимова, В.Ф.Хорунов, В.Р.Барабаш Проблемы получения узлов дивертора реактора термоядерного синтеза с помощью пайки. Сварочное производство. 1994, №5. с. 6-9.

35. Барабаш В.Р., Мазуль И.В., Саксаганский Г.Л. и др. Материаловедческие проблемы создания приемного диверторного устройства реактора ОТР/ИТЭР. ВАНТ серия «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение», 1991, Вып. 1 (55). с. 3-14.

36. V.Barabash, M.Akiba, I.Mazul, M.Ulrickson, G.Vieider Selection, Development and Characterization of Plasma Facing Materials for ITER, J. Nucl. Mater. 233-237 (1996) 718-723.

37. Ю.П. Стефанов, И.Л. Поболь, А.Г. Князева, А.И. Гордиенко, Рост трещены вблизи границы раздела разнородных материалов в условиях сжатия. Физическая мезомежаника, 5, 1,2002 г., с 81-88.

38. Князева А.Г., Поболь И.Л., Романова В.А., Поле напряжений в диффузионной зоне соединения, получаемого электронно-лучевой пайкой. 4, 5, 2001, С 41-53

39. Ланин А.Г., Федик И.И. Термопрочность материалов. Подольск, НИИ НПО "ЛУЧ", 2005.-312 с/, ил

40. Демчук В.А., Костюков Н.С., Колиниченко Б.Б., Расчет эффективной структуры переходной зоны при пайке металлокерамических соединений. Моделирование систем, 2008, №1 (15), с 16-21

41. Пабичев А.П., Бабушкина Н.А., Братковский A.M. и др.Физические величины: справочник; Под. Ред. Григорьева И.С., Михайлова Е.З. М.; Энергоатомиздат, 1991. -1232 с

42. B.C.Odegard and B.A.Kalin A review of the joining techniques for plasma facing components in fusion reactors/ J. Nucl. Mater., 1996. V. 233-237. P. 44-50.

43. T. M. Gurieva, V.T. Pronyakin. The methods of detection and the analysis of welded and brazed joint defects emerging during ITER components manufacturing. J. Nucl. Mater. 233-237 (1996)918-921.

44. M. Araki, D.L. Youchison, M. Akiba, R.D. Watson, K. Sato, S. Suzuki. Manufacturing and testing of a Be/OFIIC-Cu divertor module. J. Nucl. Mater. 233-237 (1996) 632-637.

45. S. P. S. Sangha, D. M. Jacobson and A. T. Peacock Development of the Copper-Tin Diffusion-Brazing Process. Welding Journal. October (1998). P. 432-437.

46. R. Giniatulin, A. Gervash, V.L. Komarov etc. High heat flux tests of mock-ups for ITER divertor application. Fusion Engineering and Design. V. 39-40. 1998. P. 385-391.

47. A. Gervash, R. Giniatulin, V.L. Komarov etc. Comparative thermal cyclic testing and strength investigation of different Be/Cu joints. Fusion Engineering and Design. V. 39-40. 1998. P. 543-549.

48. F.Scaffadi-Argentina, G.R.Longhurst, V.Shestakov, H.Kawamura The status of beryllium technology for fusion. J. Nucl. Mater. 283-287 (2000) 43-51.

49. V.Barabash, M.Akiba, A.Cardella, I.Mazul etc. Armor and heat sink materials joining technologies development for ITER plasma facing components. J. Nucl. Mater. 283-287 (2000) 1248-1252.

50. I.Mazul, R.Giniyatulin, A.Makhankov etc. Final report on ITER Task T222 "Manufacturing and Testing of Permanent Components", RF Home Team, St.-Petersburg, 1998, p. 1-102.

51. V.R.Barabash, L.S. Gitarsky, G.S. Ignatovskaya, Yu.G. Prokofiev. Beryllium-metals joints for application in the plasma-facing components. J. Nucl. Mater. 212-215 (1994) 1604-1607.

52. B.C.Odegard, C.H.Cadden, R.D.Watson etc. A review of the US joining technologies for plasma facing components in the ITER fusion reactor. J. Nucl. Mater. 258-263 (1998) 329-334

53. S. Chen, T. Bao, B. A. Chin. Braze joints of dispersion-strengthened copper. J. Nucl. Mater. 233-237 (1996)902-905.

54. F. Saint-Antonin, M. Suery, P. Meneses, G. Le Marois, F. Moret. Development of Al-Ge base rheocast brazing alloys. J. Nucl. Mater. 233-237 (1996) 935-939.

55. P. W. Trester, P. G. Valentine, W.R. Johnson, E. Chin, E.E. Reis, A.P. Colleraine. Tensile fracture characterizations of braze joined copper-to-CFC coupon assemblies. J. Nucl. Mater. 233-237(1996) 906-912.

56. G. Chaumat, P.Le Gallo, G. Le Marois, F. Moret, P. Deschamp. Macroblock manufacturing by "hip assisted brazing" method. J. Nucl. Mater. 258-263 (1998) 265-270.

57. R.E. Nygren, C.A. Walker, T.J. Lutz, F.M. Hosking, R.T. McGrath. Brazing of the Tore Supra actively-cooled Phase III limiter. J. Nucl. Mater. 212-215 (1994) 1621-1626.

58. V.Barabash, M.Akiba, J.P.Bonal etc. Carbon fiber composites application in ITER plasma facing components. J. Nucl. Mater. 258-263 (1998) 149-159

59. M. Brossa, E. Franconi, U. Guerreschi, L. Pierazzi, P. Poggi, V. Rustia. Pre- and postirradiation properties of brazed joints of AISI 316L stainless steel. J. Nucl. Mater. 212-215 (1994)1574-1578.

60. G. Schumacher, R.P. Wahi, H. Wollenberger. The effect of ion irradiation on microstructural evolution and mechanical properties of Ni-P and Ni-Cr-P brazed joints of austenitic steel. J. Nucl. Mater. 212-215 (1994) 1594-1599.

61. J.Y. Liu, S. Chen, B.A. Chin. Brazing of vanadium and carbon-carbon composites to stainless steel for fusion reactor applications. J. Nucl. Mater. 212-215 (1994) 1590-1593.

62. M. Brossa, U. Guerreschi, M. Rossi. Brazing and machining of carbon materials for plasma facing components. J. Nucl. Mater. 212-215 (1994) 1627-1631

63. Nishio, M. Nakahira, T. Abe, H. Kawamura, S. Sagawa, M. Kawamura, S. Yamazaki. Metal-ceramic functionally gradient material for insulation pipe joint in fusion environment. J. Nucl. Mater. 233-237 (1996) 922-926.

64. G. Albertini, M. Ceretti, R. Coppola, E. Di Pietro, A. Lodini. Neutron diffraction study of internal stresses in brazed divertor structures for ITER. J. Nucl. Mater. 233-237 (1996) 954-958.

65. B.A. Kalin, V.T. Fedotov, O.N. Sevryukov, A.E. Grigoryev, A.N. Plyuschev, V.M. Ivanov, Yu.S. Strebkov Application of Amorphous and Microcrystalline Filler Metals for Brazing of Beryllium with Metals, J. Nucl. Mater. 233-237 (1996) 945-948.

66. Плющев А.Н. Быстрозакаленные припои для пайки термонагруженных конструкций ИТЭР. //Сб. научных трудов Научной сессии МИФИ-2003. В 14 томах, т. 9. М. : МИФИ, 2003. С.-100-103.

67. JI. И. Иванов, И. В. Боровицкая, Г. Г. Бондаренко, В. Я. Никулин, П. В. Горшков, Е. Н. Перегудова. Создание медных покрытий на вольфраме с использованием высокотемпературных импульсных плазменных потоков. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 2009 №3, с. 77-81

68. Лякишева Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3 т.: Т. 2/ Под общ. ред. М.: Машиностроение, 1997. - 1024 с.

69. Баранова Л.В., Демина Э.Л. Металлографическое травление металлов и сплавов. Справ, изд.: Металлургия, 1986. 256 с.

70. Datta A., Rabinkin A., Bose D. Rapidly solidified copper-phosphorus base brazing foils. Welding journal, October, 1984. P. 63-73.

71. N.J.De Cristofaro and A.Datta. Rapidly Solidified Filler Metals in Brazing and Soldering Applications. "Rapidly Quenched Metals" (eds. S. Steeb and H. Warlimont). 1985, p. 1715-1721.

72. A.Rabinkin and S.Pounds. Effect of Load on Brazing with Metglas MBF 2005 Filler Metal. Welding Journal, May, 1988, p. 33-45.

73. A.Rabinkin. Stability to Aging of Copper-to-Copper Joints Brazed with Metglas® MBF 2005 and BCuP-5 Filler Metals. Welding Journal, Oct, 198, p. 29-30.

74. Handbook on consumables for welding, brazing, spraying and surfacing. Metal joining texhnology. Copyrigt by Fontargen, 334 p.

75. S.K.Chatteijee, Z.Mingxi, A.C.Chilton. A study of some Cu-Mn-Sn brazing alloys. Welding Journal. 1991. V. 70. May,, p. 118-122

76. С.М.Гуревич. Развитие сварки титана и его сплавов за последние годы. Сб.трудов 3-й международной конференции по титану «Титан. Металловедение и технология». — М.: ВИЛС. 1978. В 3 томах. Т. 2. С. 209-218.

77. Datta A., Rabinkin A., Bose D. Rapidly solidified copper-phosphorus base brazing foils. Welding journal, October, 1984. P. 63-73.

78. N.J.De Cristofaro and A.Datta. Rapidly Solidified Filler Metals in Brazing and Soldering Applications. "Rapidly Quenched Metals" (eds. S. Steeb and H. Warlimont). 1985. P. 17151721.

79. A.Rabinkin and S.Pounds. Effect of Load on Brazing with Metglas MBF 2005 Filler Metal. Welding Journal, May, 1988. P. 33-45.

80. A.Rabinkin. Stability to Aging of Copper-to-Copper Joints Brazed with Metglas® MBF 2005 and BCuP-5 Filler Metals. Welding Journal, Oct, 1988. P. 29-30.

81. Власов H.M., Федик И.И. Тепловыделяющие элемешы ядерных ракетных двигателей. М.: ЦНИИатоминформ, 2001, 208 с.

82. Федик И.И., Власов Н.М. Новые материалы в космической ядерной энергетике. Перспективные материалы, 2001, № 6, с. 24-30.

83. Патент РФ № 2102813 от 30.12.93. Николаев Ю.В, Лапочкин Н.В. Многоэлементный электрогенерирующий канал.

84. ЮО.Судзуки К., Фудзимори X., Хасимото К. Аморфные металлы. М.: Металлургия, 1987.328 с.lOl.Kalin В.А., Fedotov V.T., Sevrjukov O.N., Suchkov A.N., Moslang A., Rohde M.I

85. Development of brazing foils to join monocrystalline tungsten alloys with EUROFER Steel. J. of Nucl. Mater, v. 367-370, part B, 2007, p.1218-1222.

86. Сучков A.H., Калин Б.А., Федотов B.T., Севрюков О.Н., Мощенко М.Г. Разработка быстрозакапенных припоев для пайки узлов дивертора термоядерного реактора. В кн.: Материалы семинара "Пайка-2007", ч. II, Москва, 2007 г., с. 66-73.

87. Смирягин А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы. Второе переработанное и дополненное издание: М. Металлкргиздат. Москва, 1956 г., 559 с.

88. Сучков А.Н., Федотов В.Т., Севрюков О.Н., Чжо Сва Тхун. Разработка аморфного ленточного припоя для » пайки тугоплавких металлов и сплавов. — В сб.: Материалы научно-технической конференции "Пайка-2008", Тольятти, 10-12 сентября 2008 г., с. 215-216. •

89. Сучков А.Н., Федотов В.Т, Севрюков О.Н, Калин Б.А., Иванников A.A., Якушин В.Л., Джумаев П.С. Быстрозакаленные ленточные аморфные припои для высокотемпературной пайки сплавов на основе ниобия. Сварочное производство, 2010, №5, с. 47-51.0