Способ формирования соединения в бинарной системе и соединение, полученное таким способом - RU2018136792A
Код документа: RU2018136792A
Формула
1. Способ формирования соединения между поверхностью сопряжения первого твердого объекта и поверхностью сопряжения второго твердого объекта, содержащий этапы, на которых:
А) обеспечивают бинарную систему компонентов А и В, которая представляет собой любое из следующего:
i) смешиваемую бинарную систему, которая имеет общий состав С0 в диапазоне:
С0 = Cliq -fα(Cliq - Cα)
где
Cliq - содержание жидкой фазы, существующей совместно с однофазным твердым раствором, когда бинарная система находится при температуре Т1 = (Tliq,A + Tliq,B)/2,
Cα - содержание однофазного твердого раствора, существующего совместно с жидкой фазой, когда бинарная система находится при температуре Т1,
Тliq,A - температура плавления 100% чистого компонента А,
Tliq,B - температура плавления 100% чистого компонента В, и fα - доля однофазного твердого раствора, которая присутствует в смешиваемой бинарной системе при температуре T1, причем fα находится в интервале [0,26; 1); или
ii) частично смешиваемую бинарную систему или доэвтектического, или заэвтектического состава, содержащую в области твердого состояния только три фазовых поля,
при этом, если состав частично смешиваемой бинарной системы является доэвтектическим, то система имеет общий состав С0 в диапазоне:
С0 = Cliq -fα(Cliq - Cα),
где
Cliq - содержание жидкой фазы, существующей совместно с α-фазой, когда бинарная система находится при температуре T1 =(Tliq,A + Teut)/2,
Сα - содержание α-фазы, существующей совместно с жидкой фазой, когда бинарная система находится при температуре T1= (Тliq,A +Teut)/2,
Tliq,A - температура плавления 100% чистого компонента А,
Teut - температура эвтектической точки эвтектической бинарной системы, и fα находится в интервале [0,26; 1),
или, если состав частично смешиваемой бинарной системы является заэвтектическим, то система имеет общий состав С0 в диапазоне:
С0 = fβ(Cβ - Сliq)+ Cliq,
где
Cliq - содержание жидкой фазы, которая существует совместно с β-фазой, когда бинарная система находится при температуре T1=(Тliq,B+ Teut)/2,
Сβ - содержание β-фазы, существующей совместно с жидкой фазой, когда бинарная система находится при температуре = (Tliq,B +Teut)/2,
Tliq,B - температура плавления 100% чистого компонента В,
Teut - температура эвтектической точки эвтектической бинарной системы, и fβ находится в интервале [0,26; 1);
B) формируют многослойную структуру, содержащую первый твердый объект, бинарную систему и второй твердый объект, обращая при этом поверхность сопряжения второго твердого объекта к поверхности сопряжения первого твердого объекта, при этом бинарную систему помещают между поверхностями сопряжения первого и второго объектов и приводят в контакт с поверхностями сопряжения первого и второго объектов, и
C) формируют соединение, связывающее первый и второй объекты, путем термообработки многослойной структуры при температуре, которая сверху ограничена температурой что вынуждает смешиваемую или частично смешиваемую бинарную систему компонентов А и В образовать пористую, когерентную и сплошную структуру однофазного твердого раствора компонентов А и В, расположенную между поверхностями сопряжения первого и второго объектов, и вторую фазу компонентов А и В, распределенную в пористой, когерентной и сплошной структуре однофазного твердого раствора компонентов А и В.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что fα находится в одном из следующих интервалов: [0,30; 1); [0,36; 1); [0,42; 1); [0,48; 1); [0,54; 1); [0,60; 1); [0,66; 1); [0,72; 1); [0,78; 1); [0,84; 1); [0,90; 1); [0,95; 1); [0,26; 0,99]; [0,30; 0,98]; [0,36; 0,97]; [0,42; 0,96]; [0,48; 0,95]; [0,52; 0,94]; [0,58; 0,93]; [0,64; 0,92]; [0,72; 0,91]; [0,95; 0,99]; или [0,80; 0,90].
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что fβ находится в одном из следующих интервалов: [0,30; 1); [0,36; 1); [0,42; 1); [0,48; 1); [0,54; 1); [0,60; 1); [0,66; 1); [0,72; 1); [0,78; 1); [0,84; 1); [0,90; 1); [0,95; 1); [0,26; 0,99]; [0,30; 0,98]; [0,36; 0,97]; [0,42; 0,96]; [0,48; 0,95]; [0,52; 0,94]; [0,58; 0,93]; [0,64; 0,92]; [0,72; 0,91]; [0,95; 0,99]; или [0,80; 0,90].
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что бинарная система представляет собой химическую или физическую смесь компонента А и компонента В, выбранную из следующих вариантов: Ge-Si, Мо-W, Nb-W, V-W, Ag-Bi, Ag-Cu, Ag-Ge, Ag-Mo, Ag-Pb, Ag-Si, Ag-Ti, Al-Be, Al-Bi, Al-Ga, Al-Ge, Al-N, Al-Sn, Au-Bi, Au-Ge, Au-Mo, Au-Sb, Au-Si, Au-W, Bi-Cu, Bi-Ge, Bi-Ni, Bi-Sn, Cr-Sn, Cu-Si, Fe-ln, Ga-Ge, Ga-Si, Ga-Zn, Ge-ln, Ge-Pb, Ge-Sb, Ge-Sn, Ge-Zn, ln-Si, ln-Zn, Pb-W, Pd-W, Sb-Si, Si-Sn, Si-Zn, Sn-Zn, или SiO2-Al2O3.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что бинарная система представляет собой химическую или физическую смесь компонента А и компонента В, выбранную из следующих вариантов: Al-Ge, Al-Sn, Au-Ge, Au-Si, Bi-Cu, Bi-Ge, Bi-Sn, Ga-Ge, Ge-ln, ln-Si, или Si-Sn.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что термообработку многослойной структуры выполняют при температуре, которая лежит в одном из следующих интервалов: [0,5⋅TS; T1], [0,7⋅TS; T1], [0,75⋅TS; T1], [0,8⋅TS; T1], [0,85⋅TS; T1], [0,9⋅TS; T1], или [0,95⋅TS; T1], где TS - температура солидуса для бинарной системы с составом С0.
7. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что термообработка включает начальное нагревание бинарной системы до температуры в интервале от Tsol до T1 где Тsol - температура солидуса бинарной системы при общем составе С0, поддержание этой температуры в течение нескольких минут, последующее охлаждение бинарной системы до температуры в интервале от 0.8⋅Tsol до Tsol и поддержание этой температуры в течение нескольких часов.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что температуру в интервале от 0.8⋅Tsol до Tsol поддерживают в течение 2-10 часов, предпочтительно 3-6 часов, а более предпочтительно 3-4 часов.
9. Соединение между поверхностью сопряжения первого твердого объекта и поверхностью сопряжения второго твердого объекта, отличающееся тем, что
соединение содержит связующий слой, выполненный из бинарной системы компонентов А и В, которая представляет собой любое из следующего:
i) полностью смешиваемую бинарную систему, которая имеет общий состав С0 в диапазоне: С0 = Cliq - fα(Cliq - Cα)
где
Cliq - содержание жидкой фазы, существующей совместно с однофазным твердым раствором, когда бинарная система находится при температуре T1 = (Тliq,A + Tliq,B)/2,
Сα - содержание однофазного твердого раствора, существующего совместно с жидкой фазой, когда бинарная система находится при температуре,
Tliq,A - температура ликвидуса 100% чистого компонента А,
Tliq,B - температура ликвидуса 100% чистого компонента В, и fα находится в интервале [0,26; 1); или
ii) частично смешиваемую бинарную систему или доэвтектического, или заэвтектического состава, содержащую в области твердого состояния только три фазовых поля,
при этом, если состав частично смешиваемой бинарной системы является доэвтектическим, то система имеет общий состав С0 в диапазоне:
C0 = Cliq -fα(Cliq - Сα)
где
Cliq - содержание жидкой фазы, существующей совместно с α-фазой, когда бинарная система находится при температуре T1=(Tliq,A +Teut)/2,
Сα - содержание а-фазы, существующей совместно с жидкой фазой, когда бинарная система находится при температуре T1 = (Тliq,A +Teut)/2,
Tliq,A - температура плавления 100% чистого компонента А,
Teut - температура эвтектической точки эвтектической бинарной системы, и fα находится в интервале [0,26; 1);
или, если состав частично смешиваемой бинарной системы является заэвтектическим, то система имеет общий состав С0 в диапазоне:
C0 = fβ(Cβ - Cliq) + Cliq
где
Cliq - содержание жидкой фазы, которая существует совместно с β-фазой, когда бинарная система находится при температуре T1=(Tliq,B +Teut)/2,
Сβ - содержание β-фазы, существующей совместно с жидкой фазой, когда бинарная система находится при температуре T1 = (Тliq,B +Тeut)/2,
Tliq,B - температура плавления 100% чистого компонента В,
Teut - температура эвтектической точки эвтектической бинарной системы, и fβ находится в интервале [0,26; 1),
при этом бинарная система смешиваемых или частично смешиваемых компонентов А и В содержит пористую, когерентную и сплошную структуру однофазного твердого раствора компонентов А и В, расположенную между поверхностями сопряжения первого и второго объектов, и вторую фазу компонентов А и В, распределенную в пористой, когерентной и сплошной структуре однофазного твердого раствора компонентов А и В.
10. Соединение по п. 9, отличающееся тем, что fα находится в одном из следующих интервалов: [0,30; 1); [0,36; 1); [0,42; 1); [0,48; 1); [0,54; 1); [0,60; 1); [0,66; 1); [0,72; 1); [0,78; 1); [0,84; 1); [0,90; 1); [0,95; 1); [0,26; 0,99]; [0,30; 0,98]; [0,36; 0,97]; [0,42; 0,96]; [0,48; 0,95]; [0,52; 0,94]; [0,58; 0,93]; [0,64; 0,92]; [0,72; 0,91]; [0,95; 0,99]; или [0,80; 0,90].
11. Соединение по п. 9, отличающееся тем, что fβ находится в одном из следующих интервалов: [0,30; 1); [0,36; 1); [0,42; 1); [0,48; 1); [0,54; 1); [0,60; 1); [0,66; 1); [0,72; 1); [0,78; 1); [0,84; 1); [0,90; 1); [0,95; 1); [0,26; 0,99]; [0,30; 0,98]; [0,36; 0,97]; [0,42; 0,96]; [0,48; 0,95]; [0,52; 0,94]; [0,58; 0,93]; [0,64; 0,92]; [0,72; 0,91]; [0,95; 0,99]; или [0,80; 0,90].
12. Соединение по любому из пп. 9-11, отличающееся тем, что бинарная система представляет собой химическую или физическую смесь компонента А и компонента В, выбранную из следующих вариантов: Ge-Si, Mo-W, Nb-W, V-W, Ag-Bi, Ag-Cu, Ag-Ge, Ag-Mo, Ag-Pb, Ag-Si, Ag-Ti, Al-Be, Al-Bi, Al-Ga, Al-Ge, Al-N, Al-Sn, Au-Bi, Au-Ge, Au-Mo, Au-Sb, Au-Si, Au-W, Bi-Cu, Bi-Ge, Bi-Ni, Bi-Sn, Cr-Sn, Cu-Si, Fe-ln, Ga-Ge, Ga-Si, Ga-Zn, Ge-ln, Ge-Pb, Ge-Sb, Ge-Sn, Ge-Zn, ln-Si, ln-Zn, Pb-W, Pd-W, Sb-Si, Si-Sn, Si-Zn, Sn-Zn, или SiO2-Al2O3.
13. Соединение по п. 12, отличающееся тем, что бинарная система представляет собой химическую или физическую смесь компонента А и компонента В, выбранную из следующих вариантов: Al-Ge, Al-Sn, Au-Ge, Au-Si, Bi-Cu, Bi-Ge, Bi-Sn, Ga-Ge, Ge-ln, ln-Si, или Si-Sn.
14. Соединение по любому из пп. 9-12, отличающееся тем, что толщина связующего слоя перед применением термообработки, формирующей пористую, когерентную и сплошную структуру однофазного твердого раствора, проходящую через связующий слой, находится в одном из следующих интервалов: от 1 до 1000 мкм, от 2 до 800 мкм, от 3 до 600 мкм, от 5 до 400 мкм, от 6 до 200 мкм, от 7 до 100 мкм, от 8 до 50 мкм, от 9 до 30 мкм или от 10 до 20 мкм.
