Формирование структурно-механической неоднородности в слоистых металлических и интерметаллидных композитах, создаваемых с помощью комплексных технологий

• Автор: Шморгун, Виктор Георгиевич
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 299 с. : ил.

Глава 1. Слоистые интерметаллидных композиты - новый класс конструкционных материалов
1.1. Структура и основные механические свойства композиционных материалов
1.2. Опыт и перспективы использования интерметаллидов и интерметаллидных соединений
1.3. Выводы по главе и постановка задач исследования
Глава 2. Исследование влияния температурно-силовых факторов на структуру и механические свойства СКМ
2.1. Деформация металлов при сварке взрывом
2.2. Влияние конструктивно-технологических факторов на характер разрушения слоистых композитов
2.3. Влияние низко и высокотемпературной обработки давлением на структуру и свойства слоистых композитов
2.4. Выводы
Глава 3. Кинетика диффузии в слоистых интерметаллидных композитах
3.1. Исходные предпосылки
3.2. Влияния термо-деформационного воздействия на кинетику начальных этапов диффузионного взаимодействия в соединениях из разнородных металлов, образующих интерметаллидные фазы
3.3. Влияние термо-деформационного воздействия на кинетику роста диффузионных прослоек
3.4. Расчетное определение параметров диффузии с учетом энергетических и температурно-силовых условий нагружения
3.5. Выводы
Глава 4. Свойства слоистых интерметаллидных композитов, полученных по комплексной технологии
4.1. Комплексные технологические процессы получения слоистых интерметаллидных композитов
4.2. Исследование влияния конструкции и объемного содержания диффузионных прослоек на механические свойства интерметаллидного композита
4.3. Оптимизация состава и конструкции СИК
4.5. Выводы
Глава 5. Получение слоистых металлических и интерметаллидных композиционных материалов и изделии
5.1. Конструкционные и функциональные слоистые интерметаллидные композиты
5.2. Получение СКМ с минимальным уровнем физической и химической микронеоднородности
5.3. Выводы
Заключение
Литература
Приложение

Фундаментальной задачей материаловедения является создание новых конструкционных материалов, обеспечивающих их надежную работоспособность в условиях интенсивных тепловых воздействий, высоких давлений, скоростей нагружения, радиации, агрессивных сред, вибраций и т.д. Слоистые композиционные материалы (СКМ), важнейшее преимущество которых состоит в том, что для конкретных условий эксплуатации могут быть разработаны композиции с оптимальным комплексом служебных характеристик, с этой точки зрения являются особо перспективными. Использование СКМ позволяет:
- уменьшить расход дефицитных и дорогостоящих металлов и сплавов;
- существенно повысить в широком диапазоне температур надежность и долговечность конструкций за счет увеличения удельных прочности и жесткости, жаропрочности, ударной вязкости, снижения чувствительности к концентраторам напряжений;
- обеспечить высокий уровень ряда специальных физических свойств материалов (тепло- и электропроводности, коррозионной стойкости, износостойкости)и др.
Сварка взрывом (СВ) является эффективным методом создания качественных СКМ различных типов и назначения. Высокоэкономичный, производительный и управляемый процесс, не требующий дорогостоящего оборудования и оснастки, сварка взрывом, благодаря её быстротечности, препятствующей развитию активных диффузионных процессов на границе раздела разнородных металлов и сплавов, позволяет получать равнопрочные соединения из практически любых сочетаний металлов и сплавов площадью до десятков квадратных метров.
Усилиями российских и зарубежных ученых (Беляев В.И., Бондарь М.П., Гордополов Ю.А., Дерибас A.A., Дремин А.Н., Добрушин ЛД, Захаренко ИД, Кудинов В.М., Кривенцов A.H., Кобелев А.Г., Кузьмин Г.Е., Ко-нон Ю.А., Лысак В.И., Михайлов А.Н., Петушков В.Г., Первухин Л.Б., Седых B.C., Сонное А.П., Трыков Ю.П., Цемахович БД., Чудновский АД, Cowan G., Holtzman A., Crossland В., Bahrani A., Robinson J, Prummer R., Babnl W., Wittman R., Hunt LH. и мн. др.) теоретически и экспериментально определены основные закономерности этого процесса, изучено влияние его основных параметров на свойства получаемых соединений, построен энергетический баланс, обобщены граничные условия процесса, накоплен

сдавливает появление второго и наоборот. Появление интерметаллидов и участков локального оплавления рассматривается, прежде всего, как химическая микронеоднородность.
Наибольший интерес для изучения свойств интерметаллидных соединений представляют композиции из металлов с резким различием физико - химических свойств, к которым можно отнести титан и железо. Актуальность изучения свойств сварных соединений между этими металлами обуславливается и интересом, проявленным к ним промышленностью.
Согласно литературным данным [133, 197, 203, 220-222], 77 в а - и /3 - модификациях образует непрерывные твердые растворы только с элементами своей группы Zr и Н/, имеющими с ним однотипные кристаллические решетки, одинаковое число валентных электронов и близкие атомные радиусы.
В сварных соединениях системы 77-Не оплавленные участки на границе раздела металлов состоят из твердых растворов, богатых 77 и Ре, и эвтектических сплавов, содержащих интерметаллиды Т1Ге и Т/ТА. При этом, находящийся в стали углерод, должен непременно присутствовать в составе оплавленных участков и влиять на их свойства. Из-за незначительной растворимости в Г/ и его интерметаллидах (в а- 77 - до 0,2%; в /3-77 - до 0,15%; в 777ч? - до 0,1% и в Т1Ре2 - до 0,2%) углерод, образующий карбиды, дополнительно охрупчивает оплавленные участки, а, следовательно, и сварные соединения. Находясь в твердом состоянии углерод также упрочняет 77 и резко понижает его пластичность.
Исследования сваренных взрывом соединений между 77 и его сплавами со сталью показали, что твердость оплавленных участков, названных первоначально из-за плохой травимости в обычных реактивах «белой фазой» [108], не зависит от их форм и размеров (последние в зависимости от условий сварки изменялись от нескольких микрон до 2 - 3 мм), от химического состава свариваемых сплавов Т1 и сталей, режимов сварки и составляет примерно 9 ГПа [7]. Твердость оплавленных участков остается неизменной после нагревов сварных соединений до 700°С и несколько понижается при нагревах в интервале температур 700 -1000°С (рис. 1.12).