Análisis de la interfaz de contacto de engarce macho mediante microscopía electrónica de transmisión

Para estudiar la unión de metales en la interfaz de contacto de engarce macho , este artículo realizó un análisis de la estructura interna de la interfaz mediante microscopía electrónica de transmisión. Este análisis se realizó en un microscopio electrónico de transmisión japonés JEM-2010. Los resultados de la observación muestran que la interfaz de unión está compuesta por cristales finos en forma de tira perpendiculares a la dirección de la carga de extrusión, como se muestra en la Figura 3. Los cristales finos de diferentes direcciones, triturados en la interfaz, están entrelazados. El análisis del diagrama de red de difracción de la zona de entrelazamiento de cristales en la interfaz de unión Al-Cu (Figura 4) muestra la presencia de cristales de fase Al y Cu con diferentes constantes de red en la zona de difracción.
morfología de la unión de la interfaz de contacto de engarce
(TEM de Al-Al 200 kV ×12 000)
(a) Imagen de microscopio electrónico de transmisión (b) Imagen de difracción de electrones
(200 kV × 80000) (200 kV 60 cm)
Resultados de transmisión y difracción del área de unión de la interfaz (Al-Cu)
2 Análisis y discusión
2.1 La difusión no es un comportamiento inevitable de la unión de metales prensados en frío
Aunque dos metales pueden formar una unión soldada en diversas condiciones, no todos los métodos de soldadura ofrecen las condiciones para la difusión entre las dos fases del metal de aporte. El proceso de soldadura por prensado en caliente requiere una temperatura y una conservación del calor específicas, condición necesaria para la difusión. Por lo tanto, las interfaces de soldadura por destello, soldadura por almacenamiento de energía y soldadura por fricción medidas en este artículo presentan diferentes grados de comportamiento de difusión; en la soldadura por prensado en frío, ni el área de soldadura se calienta ni se genera calor sensible durante el proceso de formación de la unión soldada, por lo que no existe condición para la difusión. Es inevitable que las interfaces de engarce de los conectores de contacto de diversas uniones metálicas medidas no presenten un comportamiento de difusión atómica. Desde el punto de vista de la unión por difusión de metales, «en diversas condiciones, dos metales diferentes pueden formar una unión metálica continua, pero la difusión es necesaria en cualquier caso. Dado que la difusión solo puede ocurrir en solución sólida, los dos metales solo pueden combinarse en uno cuando presentan cierta solubilidad en sólidos». De hecho, numerosos experimentos realizados en este artículo demuestran que es posible soldar metales sin solubilidad en sólidos. Por ejemplo, se ha logrado la soldadura a tope en frío con Al-Cd, inmiscible en fase sólida, y con metales incoherentes como Al-Pb y Zn-Pb, inmiscibles tanto en fase líquida como sólida. No se produce difusión atómica entre metales inmiscibles. Este artículo realiza diversas pruebas en estas uniones, y los resultados también demuestran que no existe difusión mutua de átomos durante el proceso de soldadura.
Los experimentos y análisis muestran que el proceso de unión de los metales prensados en frío no tiene nada que ver con la difusión.
2.2 Mecanismo de unión de los metales en el proceso de soldadura en frío
Durante la soldadura en frío, debido a la presión de forjado, los metales soldados producen un flujo de deformación plástica direccional en la interfaz. Por un lado, se elimina la superficie que afecta el contacto físico de los metales y, por otro, los granos metálicos en la interfaz se comprimen y rompen continuamente. A medida que continúa el proceso de extrusión, los granos finos rotos en la interfaz se muerden entre sí, de modo que los granos finos de los metales en ambos lados están en estrecho contacto. Cuando se alcanza la distancia de atracción atómica, los átomos superficiales de los granos finos forman una fuerza de enlace, es decir, la unión intergranular de los granos finos. Debido a que la interfaz se ha "comprimido", el mecanismo de enlace intergranular de los granos finos metálicos que se muerden durante la soldadura en frío permite que los metales incompatibles sin comportamiento de difusión produzcan una buena soldabilidad mediante la unión de los límites de grano.
2.3 Propiedades de soldadura en frío de metales con diferente dureza
En el experimento de este artículo, la soldadura en frío de combinaciones de metales con diferentes durezas muestra que la soldadura en frío entre Al-Cu, Al-Cd y Al-Zn con la misma dureza o una pequeña diferencia de dureza es fácil de lograr la conexión. Durante el proceso de soldadura en frío de estas combinaciones de metales, los dos lados de la interfaz se aplastan fácilmente para formar una unión intergranular de granos finos entrelazados, y el rendimiento de la soldadura en frío es bueno. Para combinaciones de metales con grandes diferencias de dureza, como Al-Sn, Al-Pb, Zn-Sn y Zn-Pb, los dos lados de la interfaz muestran diferentes formas de deformación durante el proceso de soldadura en frío. El metal en el lado con alta dureza tiene una pequeña deformación en la interfaz y es difícil de aplastar e entrelazar con los granos finos del metal en el otro lado con gran deformación. Por lo tanto, para la soldadura en frío entre metales con altas diferencias de dureza, es necesario implementar las medidas de proceso correspondientes para coordinar la deformación en ambos lados, de modo que los granos finos de ambos lados del metal se deformen y fragmenten simultáneamente para formar límites de grano fino entrelazados, mejorando así su rendimiento en la soldadura en frío. La soldabilidad de la soldadura en frío entre metales con diferente dureza se puede explicar razonablemente aplicando el mecanismo de unión de la soldadura en frío de metales descrito anteriormente.
3 Conclusión
(1) No existe un comportamiento de difusión mutua entre átomos durante la soldadura en frío del metal.
(2) El mecanismo de unión de los metales en la soldadura en frío es la unión intergranular formada por los finos cristales entrelazados en la interfaz. Estos finos cristales entrelazados aumentan el área de unión efectiva del metal, lo que aumenta la resistencia del engarce del conector de contacto .
(3) Los metales inmiscibles tienen propiedades de soldadura en frío.
(4) Los metales del mismo tipo o metales con una pequeña diferencia de dureza tienen buenas propiedades de soldadura en frío; la soldadura en frío entre metales con una gran diferencia de dureza debe adoptar medidas de proceso para mejorar sus propiedades de soldadura en frío.