Современная электрометаллургия, 2009, №02

2009 №02 (05)

2009 №02 (07)

«Современная электрометаллургия», 2009, № 2, с. 27-31

ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПРИ НАГРЕВЕ МНОГОСЛОЙНОЙ ФОЛЬГИ Al/Cu, ПОЛУЧЕННОЙ СПОСОБОМ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСАЖДЕНИЯ

Авторы
Л. А. Олиховская¹, Т. В. Мельниченко², Я. И. Матвиенко¹, А. И. Устинов²
¹Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, Киев
²Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. E-mail: office@paton.kiev.ua

Реферат
Методами рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии исследованы фазовые превращения в твердом состоянии при нагреве многослойной фольги, состоящей из чередующихся слоев алюминия и меди (с периодом 0,7 мкм), соответствующей составу Al₈₄Cu₁₆. Показано, что при нагреве до 90 °С в фольге образуется интерметаллид AlCu, а при температуре до 150 °C – Al₂Cu. Нагрев выше 350 °С вызывает постепенный рост объемной доли фазы Al₂Cu при уменьшении объемной доли фазы AlCu. В результате таких превращений в фольге формируется двухфазное состояние (Al + CuAl₂), соответствующее равновесной диаграмме состояния.

Using methods of X-ray diffraction and scanning electron microscopy the phase transformations in solid state in heating a multi-layer foil, consisting of alternate layers of aluminium and copper (at 0.7 m period) and corresponding to the composition Al₈₄Cu₁₆, were investigated. It is shown that intermetallic AlCu is formed in foil at heating up to 90 °С and Al₂Cu is formed at up to 150 °С. The heating above 350 °С causes a gradual growth of a volumetric fraction of phase AlCu at decrease of volumetric fraction of phase AlCu. These transformations in foil results in the formation of two-phase state (Al + CuAl₂) corresponding to an equilibrium state diagram.

Ключевые слова: электронно-лучевое осаждение; многослойная фольга; фазовое превращение

Поступила 16.03.2009
Опубликовано 18.06.2009

1. Nanometric multilayers: A new approach for joining TiAl / A. S. Ramos, M. T. Vieira, L. I. Duarte et al. // Intermetallics. – 2006. – N 14. – P. 1157—1162.
2. Cao J., Feng J. C., Li Z. R. Microstructure and fracture properties of reaction-assisted diffusion bonding of TiAl intermetallic with Al/Ni multilayer foils // J. Alloys and Compounds. – 2008. – № 466. – P. 363—367.
3. Diffusion welding of ?-TiAl based alloys through nano-layered foil of Ti/Al system / A. I. Ustinov, Yu. V. Falchenko, A. Yu. et al. // Intermetallics. – 2008. – № 16. – P. 1043—1045.
4. Pascal C., Marin-Ayral R. M., Te’denac J. C. Joining of nickel monoaluminide to a superalloy substrate by high pressure self-propagating high-temperature synthesis // J. Alloys and Compounds. – 2002. – № 337. – P. 221—225.
5. Effect of overall composition on thermally induced solidstate transformations in thick EB PVD Al/Ni multilayers / A. Ustinov, L. Olikhovskaya, T. Melnichenko, A. Shyshkin // Surf. Coat. Technol. – 2008. – № 202. – P. 3832— 3838.
6. Твердофазные реакции при нагреве многослойных фольг Al/Ti, полученных методом электронно-лучевого осаждения / А. И. Устинов, Л. А. Олиховская, Т. В. Мельниченко и др. // Автомат. сварка. – 2008. – № 2. – С. 21—28.
7. Investigation of diffusion in the Cu—Al thin film system / A. E. Gershinski, B. I. Fomin, E. I. Cherepov, F. L. Edelman // Thin Solid Films. – 1977. – № 42. – P. 269—275.
8. Silveria V. L. A., Mury A. G. Analysis of the behavior of bimetallic joints (Al/Cu) // J. Microstruct. Sci. – 1987. – № 14. – P. 277—287.
9. Lee W.-B., Bang K.-S., Jung S.-B. Effects of intermetallic compound on the electrical and mechanical properties of friction welded Cu/Al bimetallic joints during annealing // J. Alloys and Compounds. – 2005. – № 390. – P. 212—219.
10. Ouyang J., Yarrapareddy E., Kovacevic R. Microstructural evolution in the friction stir welded 6061 aluminum alloy (T6-temper condition) to copper // J. Mater. Process. Technol. – 2006. – № 172. – P. 110—122.
11. Microstructure and phase constitution near the interface of Cu/Al vacuum brazing using Al-Si filler metal / C. Xia, Y. Lia, U. A. Puchkov et al. // Vacuum. – 2008. – № 82. – P. 799—804.
12. Abdollah-Zadeh A., Saeid T., Sazgari B. Microstructural and mechanical properties of friction stir welded aluminum/ copper lap joints // J. Alloys and Compounds. – 2008. – № 460. – P. 535—538.
13. Ay I., Celik S., Celik I. Comparison of properties of friction and diffusion welded joints made between the pure aluminium and copper bars // BAU Fen Bilimleri Enstitusu Dergisi. – 1999. – 1, N 2. – P. 88—102.
14. Abbasi M., Taherib A. K., Salehia M. T. Growth rate of intermetallic compounds in Al/Cu bimetal produced by cold roll welding process // J. Alloys and Compounds. – 2001. – № 319. – P. 233—241.
15. Heness G., Wuhrer R., Yeung W.Y. Interfacial strength development of roll-bonded aluminium/copper metal laminates // Mater. Sci. Eng. A. – 2007. – № 483—484. – P. 740—743.
16. Janghorban K. Investigation of structure and mechanical properties of multi-layered Al/Cu composite produced by accumulative roll bonding (ARB) process / M. Eizadjou, A. K. Talachi, H. D. Manesh et al. // Compos. Sci. Technol. – 2008. – № 68. – P. 2003—2009.
17. Rajan K., Wallach E. R. A transmission electron microscopy study of intermetallic formation in aluminium-copper thin film couples // J. Cryst. Growth. – 1980. – № 49. – 297—302.
18. Hentzell H. T. G., Thomson R. D., Tu K. N. Interdiffusion in copper-aluminium film bilayers. I. Structure and kinetics of sequentional compound formation // J. Appl. Phys. – 1983. – № 54. – P. 6923—6928.
19. Hentzell H. T. G., Thomson R. D., Tu K. N. Interdiffusion in copper-aluminium film bilayers. II. Analysis of marker motin during sequential compound formation // Ibid. – 1983. – № 54. – P. 6923—6928.
20. Harutyunyan V. S., Torossyan A. R., Aivazyan A. P. Deformations, subgrain structure, dislocation arrangement and transition later formation in Cu/Al coating deposited by mechanochemical technique // Appl. Surf. Sci. – 2004. – № 222. – P. 43—64.
21. Solid state reaction in sandwich type Al/Cu thin films / C.-B. Ene, G. Schmitz, T. Al-Kassab, R. Kirchheim // Ultramicroscopy. – 2007. – № 107. – P. 802—807.
22. Диффузионная сварка микродисперсного композита АМг^-5 + 27 % Al₂O₃ с применением нанослойной фольги Ni/Al / А. Я. Ищенко, Ю. В. Фальченко, А. И. Устинов и др. // Автомат. сварка. – 2007. – № 7. – С. 5—9.
23. Binary alloy phase diagrams / T. B. Massalski, H. Okamoto, P. R. Subramanian, L. Kacprzak. – Ohio: ASM Intern., 1986. – 526 c.
24. Funamizu Y., Watanabe K. Interdiffusion In the Aluminum-Copper Systems // Trans. Jap. Inst. Metals. – 1971. – № 12. – P. 147—152.
25. Tanaka Y., Kajihara M., Watanabe Y. Growth behavior of compound layers during reactive diffusion between solid Cu and liquid Al // Mater. Sci. Eng. A. – 2007. – № 445— 446. – P. 335—363.
26. Dybcov V. I. Growth kinetics of chemical compound layers. – Cambridge: Cambridge Int. Sci. Publ., 1998. – 192 p.
27. Herzig C., Divinski S. Essentials in diffusion behavior of nickel- and titanium-aluminides // Intermetallics. – 2004. – № 12. – P. 993—1003.
28. Suzuki A., Mishin Y. Atomic mechanisms of grain boundary diffusion: Low versus high temperatures // J. Mater. Sci. – 2005. – № 40. – P. 3155—3161.

Современная электрометаллургия 2009 №02