Сучасна електрометалургія, 2024, №03



2024 №03 (01)

DOI of Article 10.37434/sem2024.03.02

2024 №03 (03)

---

Сучасна електрометалургія, 2024, #3, 13-20 pages

Фазові та структурні перетворення при нагріванні багатошарових фольг Ti/Cu евтектичного складу, отриманих методом EBPVD

С.О. Демченков, Т.В. Мельниченко, А.І. Устінов, О.Е. Руденко, О.В. Самофалов

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: s_demchenkov@ukr.net

Реферат
Методами диференційного термічного аналізу, рентгенівської дифрактометрії та скануючої електронної мікроскопії досліджено фазові та структурні перетворення в багатошарових фольгах Ti/Cu евтектичного складу І (Ti50–Cu50 мас. %) та евтектичного складу ІІ (Ti22–Cu78 мас. %), отриманих пошаровим електронно-променевим осадженням компонент у вакуумі. Встановлено, що в процесі нагрівання багатошарових фольгах в інтервалі температур 400…600 °С в результаті дифузійної взаємодії між шарами Ti та Cu утворюються інтерметалеві сполуки: в багатошарових фольгах евтектичного складу І — Cu4Ti, Сu4Ti3, CuTi та CuTi2, а в багатошарових фольгах евтектичного складу ІІ — Cu4Ti та Сu4Ti3. При подальшому нагріванні в багатошарових фольгах обох евтектичних складів відбувається процес плавлення. Багатошарові фольги евтектичного складу ІІ починають плавитися при температурі 879 °С, близькій до рівноважної температури плавлення евтектичного сплаву такого ж складу (875 °С), тоді як у багатошарових фольгах евтектичного складу І початок плавлення відбувається при температурі 915 °С, що є нижчою порівняно з температурою плавлення евтектичного сплаву складу І (960 °С). Враховуючи, що в багатошарових фольгах евтектичного складу І утворюються метастабільні фази Cu4Ti і Сu4Ti3, які є компонентами більш легкоплавкої евтектики складу ІІ, зниження температури плавлення фольги може бути обумовлено її метастабільною структурою. Така поведінка багатошарової фольги Ti/ Cu з евтектичним складом І може сприяти пом’якшенню температурних умов, необхідних для встановлення фізичного контакту в зоні з’єднання матеріалів в процесі їх реакційного паяння. Бібліогр. 14, табл. 1, рис. 9.
Ключові слова: сплави Ti–Cu, евтектика, електронно-променеве осадження, вакуумні конденсати, багатошарові структури, фазові перетворення, плавлення

Отримано 05.03.2024
Отримано у переглянутому вигляді 04.04.2024
Прийнято 06.09.2024

Список літератури

1. Weihs, T.P. (2014) Fabrication and characterization of reactive multilayer films and foils. Eds by K. Barmak, K. Coffey. Metallic films for electronic, optical and magnetic applications. Cambridge, Woodhead Publishing Ltd, UK, 160–243. DOI: https://doi.org/10.1533/9780857096296.1.160
2. Adams, D.P. (2015) Reactive multilayers fabricated by vapor deposition: A critical review. Thin Solid Films, 576(16), 98–128. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2014.09.042
3. Ustinov, A.I., Demchenkov, S.O. (2022) Influence of microstructure of multilayer Al/Ni foils on phase transformations initiated by heating. Suchasna Elektrometal., 1, 16–23. DOI: https://doi.org/10.37434/sem2022.01.02
4. Yupeng, Zh., Jianglong, Y., Ziyi, L. (2014) Structural view study on diamond and copper bonding with AlNi micro/nano multilayers. Rare Metal Materials and Eng., 43(11), 2597–2601. DOI: https://doi.org/10.1016/S1875-5372(15)60009-1
5. Duckham, A., Spey, S.J., Wang, J. et al. (2004) Reactive nanostructured foil used as a heat source for joining titanium. J. of Applied Physics, 96, 2336–2342. DOI: https://doi. org/10.1063/1.1769097
6. Ramos, A.S., Vieira, M.T., Simoes, S. et al. (2009) Joining of superalloys to intermetallics using nanolayers. Advanced Materials Research, 59, 225–229. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.59.225
7. Cao, J., Song, X.G., Wu, L.Z. et al. (2012) Characterization of Al/Ni multilayers and their application in diffusion bonding of TiAl to TiC cermet. Thin Solid Films, 520, 3528–3531. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2012.01.001
8. Ustinov, A.I., Demchenkov, S.A. (2017) Influence of metastable Al9Ni2 phase on the sequence of phase transformations initiated by heating of Al/Ni multilayer foils produced by EBPVD method. Intermetallics, 84, 82–91. DOI: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2017.01.005
9. Ming-Fang, W., Chan, Y., Zhi Shuie, Y., Rui Feng, L. (2005) Formation process of liquid in interface of Ti/Cu contact reaction couple. Transact. Nonferrous Metals Soc. China, 15, 125–129.
10. Kocherzhinskyi, Yu.A. et al. (1974) Experimental-equipment samples for physico-chemical analysis at high temperatures. Devices for examination of physical properties of materials. Kyiv, Naukova Dumka [in Russian].
11. Massalski, T.B., Okamoto, H., Subramanian, P.R., Kacprzak, L. (1990) Binary alloy phase diagrams. 2nd Ed. ASM International, Materials Park, Ohio, USA.
12. Zalkin, V.M. (1987) Nature of eutectic alloys and effect of contact melting. Moscow, Metallurgiya [in Russian].
13. Gladkikh, N.T., Kryshtal, A.P., Sukhov, R.V. et al. (2010) About critical thickness of contact melting in lamellar film system Au/Ge. Visnyk KhNU, series Physics, 13(914), 109– 114 [in Russian].
14. Kukushkin, S.A., Osipov, A.V. (1997) Growth, structure and morphological stability of nuclei growing from melts of eutectic composition. Fizika Tvyordogo Tela, 39(8), 1464–1469 [in Russian].

---

Реклама в цьому номері:

---