Дослідження реакційних властивостей багатошарових фольг та їх використання для реакційної пайки

Проблематика роботи
для багатьох задач з'єднань сильний розігрів може призвести до деградації компонент та їх властивостей.
Проблема:
Можливе
вирішення:
Основна
ідея:
в таких випадках можна використовувати багатошарові реакційноздатні фольги для локального прогріву зони з'єднання.
дослідження впливу структурних характеристик фольг на їхню реакційну здатність. Дослідження властивостей композиційних фольг. Отримання нероз'ємних з'єднань.
1

Мета роботи
Метою роботи є вивчення впливу структурних параметрів багатошарової реакційноздатної фольги (БФ) на її реакційні характеристики.
Створення та дослідження композиційних БФ.
Отримання нероз'ємних з'єднань за допомогою БФ.
2

Реакційноздатна багатошарова фольга.
БФ складається з шарів елементів, що чергуються. Основними структурними характеристиками БФ є:
хімічний склад (ат. %);
період чергування шарів (період мультишару) (нм);
загальна товщина фольги (мкм).
Al(32 нм)
Ti(36 нм)
Зображення з скануючого електронного мікроскопу (СЕМ) мікроструктури поперечного перерізу БФ Al/Ti (λ=68 нм). Світлі шари – титан, темні – алюміній.
3

Швидкі реакції у БФ, що самопоширюються
Схема розповсюдження ВСС у фользі
Високотемпературний синтез, що самопоширюється (ВСС)
Термограма ТВ
Тепловий вибух (ТВ)
4

Електронно-променевий метод отримання композитних БФ
Розподіл компонент композиційної реакційеоздатної системи Al/Ni вздовж її товщини.
5

Дослідження реакційної здатності БФ в залежності від її структурних параметрів та складу
Залежність температури ініціації ТВ для систем Al/Ti (ліворуч) та Al/Ni (праворуч).
6
Характер залежності якісно зберігається для систем різного складу та з різними структурними параметрами. Залежність змінюється чисельно при зміні складу системи або її структурних параметрів.

Порівняння ТВ у фольгах з припоєм та без
Залежність ініціювання ТВ у БФ без припою (ліворуч) та БФ з припоєм (праворуч).
У системах Al/Ti з припоєм температура ініціювання ТВ в середньому вище на 50-80 градусів, ніж в схожих системах без припою

Вплив припою на реакційні характеристики БФ
Реакційні параметри схожих фольг з та без припою
7

Методика отримання нероз’ємних з’єднань
Схема пайки текстоліту за допомогою ВСС реакції у композитній БФ.
1 – прес,
2 – текстолітові пластинки,
3 – композитна БФ,
4 – дисплей, що показує навантаження на систему,
5 – електрична іскра, якою ініціюється ВСС.
Схема зварювання пластмас за допомогою ТВ у БФ.
1 – магніторезонансна камера,
2 – зразки пластмас, що зварюються,
3 – БФ,
4 – стінки резонатору,
5 – магнетрон з частотою 2,4 ГГц,
6 – стояча хвиля.
8
Р

Отриманні з'єднання
СЕМ зображення структури з’єднання текстолітових пластин, фольгованих міддю. З’єднання отримане з використанням композитної БФ.
1-припій;
2-БФ;
3-мідь.
9

а
Отриманні з'єднання
б
Зображення структури з'єднання пластмас, отриманих за допомогою БФ:
а - оргскло, б - поліпропілен.
10

Висновки
Досліджена залежність температури ініціаціювання ТВ від швидкості нагріву для систем різного складу та з різними структурними параметрами. Показано, що дана залежність має нелінійний вигляд та зберігає свій характер незалежно від складу та структури системи. При збільшені періоду мультишару температури ініціювання ТВ рівномірно зміщуються в область вищих температур.
Досіджено вплив додаткових шарів припою на реакційні властивості БФ.
Так, для системи Al/Ni, за допомогою якої здійснюється реакційна пайка, показано, що вплив припою недостатній для зупинення поширення реакції, а виділеного тепла достатньо для повного розплавлення припою. Для системи наявність додаткового шару припою призвела до збільшення температури ініціювання ТВ в середньому на 50-80 градусів та значного зменшення максимальної температури ТВ на 200-700 градусів.
Показана можливість використання БФ для отримання нероз’ємних з'єднань при реакційній пайці та зварюванні пластмас.
11