Formation of the Ni/Al/Ni joint structure applying an isothermal solidification

The Ni/Al/Ni joints have been obtained under the imposed constant real temperature as required by the joining technology. A significant undercooling appears and vanishes cyclically during the formation of intermetallic multi-layer. The obtained sub-layers were formed under metastable conditions. At ftrst liquid Al transforms into its equilibrium solution as defined by the intersection of the real technological temperature with the liquidus line. Dissolution tends to create a typical Al- solute conccntration equal to the N0, just at the surface of substrate. So, the equilibrium solution transforms into supersaturated solution of the Ni and Al. A super-saturation occurs until the supersaturated zone created at the substrate surface becomes liquid. Then the solidification begins and promotes the formation of the Al3Ni and Al3Ni2 intermetallic sub-layers within the joint. The Gibbs phase rule is satisfied during solidification accompanied by dissolution and super-saturation. The Al-solute redistribution measured across the sub-layers confirms the theoretical prediction suggesting the formation of both mentioned intermetallic phases under metastable condition created during the isothermal solidification. The formation of the intermetallic phases is related to the undercooled peritectic reactions.

---

Uzyskano złącza Ni/Al/Ni w warunkach zadanej stałej temperatury rzeczywistej tak jak tego wymaga technologia. Proces krystalizacji zatrzymywano po różnych okresach czasu i obserwowano zamrożoną morfologię złącza. Na tej podstawie opracowano założenia modelu krystalizacji odniesionego do diagramu fazowego równowagi stabilnej. Ponieważ proces przebiega w warunkach metastabilnych zatem wprowadzono pewne rozważania związane z diagramem fazowym równowagi metastabilnej przy okazji zastosowania kryterium maksymalnej temperatury frontu krystalizacji. Przeprowadzona symulacja profilu stężenia w poszczególnych podwarstwach a zwłaszcza proporcji szerokości podwarstw do symulowanej proporcji ilości fazy perytektycznej są zadowalające. Jednak, wnioskuje się modyfikację modelu celem wyznaczania produktów reakcji perytektycznej przy zastosowaniu diagramu fazowego równowagi metastabilnej.