Analyse par microscopie électronique à transmission de l'interface de contact à sertir mâle

Afin d'étudier la liaison des métaux à l'interface de contact serti mâle , cet article a réalisé une analyse par microscopie électronique à transmission de la structure interne de l'interface. Cette analyse a été réalisée sur un microscope électronique à transmission japonais JEM-2010. Les résultats d'observation montrent que l'interface de joint est composée de cristaux fins en forme de bande perpendiculaires à la direction de chargement d'extrusion, comme illustré à la figure 3. Les cristaux fins de différentes directions qui ont été écrasés à l'interface sont imbriqués les uns dans les autres. L'analyse du diagramme de réseau de diffraction de la zone de cristaux imbriqués à l'interface de joint Al-Cu (figure 4) montre que des cristaux de phase Al et de phase Cu avec des constantes de réseau différentes existent dans la zone de diffraction.
Morphologie de liaison de l'interface de contact à sertir
(Al-Al TEM 200 kV × 12 000)
(a) Image obtenue par microscopie électronique à transmission (b) Image obtenue par diffraction électronique
(200 kV × 80 000) (200 kV 60 cm)
broche de contact à sertir Résultats de transmission et de diffraction de la zone de liaison de l'interface (Al-Cu)
2 Analyse et discussion
2.1 La diffusion n'est pas un comportement inévitable du collage de métaux pressés à froid
Bien que deux métaux puissent former une liaison soudée dans des conditions très différentes, toutes les méthodes de soudage ne permettent pas la diffusion entre les deux phases du métal fondu. Le soudage par compression à chaud exige une certaine conservation de la température et de la chaleur, condition essentielle à la diffusion. Par conséquent, les interfaces de soudage par étincelage, par stockage d'énergie et par friction mesurées dans cet article présentent différents degrés de diffusion ; en soudage par compression à froid, « ni la zone de soudage n'est chauffée, ni la chaleur sensible ne se produit lors de la formation de la liaison soudée », il n'existe donc aucune condition favorable à la diffusion. Il est inévitable que les interfaces de sertissage des contacts des différentes allumettes métalliques mesurées ne présentent pas de comportement de diffusion atomique. Selon le point de vue du soudage par diffusion métallique, « dans diverses conditions, deux métaux différents peuvent former une liaison métallique continue, mais la diffusion est nécessaire dans tous les cas. La diffusion ne pouvant se produire qu'en solution solide, la combinaison des deux métaux n'est possible que lorsqu'ils présentent une certaine solubilité à l'état solide. » En fait, de nombreuses expériences menées dans cet article montrent que des métaux non solubles à l'état solide peuvent être soudés. Par exemple, l'Al-Cd, immiscible en phase solide, et les métaux incohérents Al-Pb et Zn-Pb, immiscibles en phase liquide et solide, ont permis un soudage bout à bout à froid. La diffusion atomique est impossible entre les métaux immiscibles. Cet article effectue divers tests sur de tels assemblages, et les résultats montrent également qu'il n'y a effectivement aucune diffusion atomique mutuelle entre eux pendant le processus de soudage.
Des expériences et des analyses montrent que le processus de liaison des métaux pressés à froid n’a rien à voir avec la diffusion.
2.2 Mécanisme de liaison des métaux dans le procédé de soudage à froid
Lors du soudage à froid, sous l'effet de la pression de forgeage, les métaux soudés produisent un écoulement de déformation plastique directionnel à l'interface. D'une part, la surface affectant le contact physique des métaux est éliminée et, d'autre part, les grains métalliques à l'interface sont continuellement comprimés et brisés. Au fur et à mesure du processus d'extrusion, les grains fins brisés à l'interface se mordent les uns les autres, de sorte que les grains fins des métaux des deux côtés sont en contact étroit. Lorsque la distance d'attraction atomique est atteinte, les atomes de surface des grains fins forment une force de liaison, c'est-à-dire la liaison intergranulaire des grains fins. Grâce à la « compression » de l'interface, le mécanisme de liaison intergranulaire des grains fins métalliques qui se mordent lors du soudage à froid permet aux métaux incompatibles sans comportement de diffusion d'obtenir une bonne soudabilité grâce à la liaison des joints de grains.
2.3 Propriétés de soudage à froid de métaux de dureté différente
Dans l'expérience présentée dans cet article, le soudage à froid de combinaisons de métaux de duretés différentes montre que le soudage à froid entre Al-Cu, Al-Cd et Al-Zn de dureté identique ou présentant une faible différence de dureté est facile à réaliser. Lors du soudage à froid de ces combinaisons, les deux faces de l'interface s'écrasent facilement pour former une liaison intergranulaire de grains fins imbriqués, ce qui offre de bonnes performances de soudage à froid. Pour les combinaisons de métaux présentant de grandes différences de dureté, tels que Al-Sn, Al-Pb, Zn-Sn et Zn-Pb, les deux faces de l'interface présentent des déformations différentes lors du soudage à froid. Le métal de la face à dureté élevée présente une faible déformation à l'interface et est difficile à écraser et à imbriquer avec les grains fins du métal de l'autre face présentant une déformation importante. Par conséquent, pour le soudage à froid entre métaux présentant de fortes différences de dureté, des mesures de procédé appropriées doivent être prises pour coordonner la déformation des deux côtés, de sorte que les grains fins des deux côtés du métal se déforment et se fragmentent simultanément pour former des joints de grains fins imbriqués, améliorant ainsi leurs performances de soudage à froid. La soudabilité du soudage à froid entre métaux de duretés différentes peut être raisonnablement expliquée par l'application du mécanisme de liaison par soudage à froid des métaux expliqué ci-dessus.
3 Conclusion
(1) Il n’y a pas de comportement de diffusion mutuelle entre les atomes lors du soudage à froid du métal.
(2) Le mécanisme de liaison des métaux lors du soudage à froid repose sur la liaison intergranulaire formée par l'imbrication de fins cristaux à l'interface. Ces fins cristaux augmentent la surface de liaison effective du métal, ce qui confère au sertissage des douilles de contact une résistance accrue.
(3) Les métaux non miscibles ont des propriétés de soudage à froid.
(4) Les métaux du même type ou les métaux avec une petite différence de dureté ont de bonnes propriétés de soudage à froid ; le soudage à froid entre des métaux avec une grande différence de dureté doit adopter des mesures de processus pour améliorer leurs propriétés de soudage à froid.