Процессы фрагментации, перемешивания и расплавления при формировании биметаллических соединений: титан - орторомбический алюминид титана и медь - тантал

• Автор: Иноземцев, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.01, 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1 Метод получения слоистых композиционных материалов сваркой
взрывом. Литературный обзор
1.1 Основные параметры сварки взрывом и их взаимосвязанность
1.2 Тепловые процессы при сварке взрывом и определение величины энергии,
выделяемой в свариваемых пластинах при их соударении
1.3 Положение дел в исследованиях структуры и представления о механизмах
образования соединений при сварке взрывом
1.4 Методы оценки свойств слоистых композиционных материалов
1.5 Постановка задачи
Глава 2 Материалы и методики исследований
2.1 Материалы
2.2 Методики исследований
Глава 3 Влияние пластической деформации на структуру биметаллических
соединений орторомбического сплава с титаном вне переходной зоны
3.1 Исходная структура материалов, используемых для получения биметаллического
композита
3.2 Рентгеноструктурный анализ, микродюрометрические исследования и измерения
механических свойств биметаллических соединений орторомбического сплава с титаном
3.3 Электронно-микроскопические исследования микроструктуры материалов вне
переходной зоны биметаллического соединения после сварки
Глава 4 Структура переходной зоны биметаллических соединений орторомбического сплава с титаном
4.1 Исследование типов границ раздела биметаллических соединений
4.2 Неоднородности поверхности раздела (выступы)
4.3 Анализ структуры зон локального расплавления
4.4 Фрагментация при сварке взрывом
4.5 Происхождение вихрей и роль фрагментации при сварке взрывом

Глава 5 Структура переходной зоны биметаллических соединений медь-тантал..
5.1 Переходная зона соединения медь-тантал с плоской границей (полученного вблизи нижней границы области параметров сварки взрывом)
5.2 Структура переходной зоны соединения медь - тантал с волнообразной границей
5.3 Свойства исследуемых соединений медь-тантал
5.4 Формирование областей локального расплавления
Глава 6 Процессы фрагментации и диссипативные структуры при сварке
взрывом
6.1 Особенности фрагментации типа дробления
6.2 Образование выступов, волнообразование и расплавление как процессы, участвующие в формировании соединения и различных типов микронеоднородностей переходной зоны при сварке взрывом
6.3 Особенности образования коллоидных растворов в зонах локального расплавления при сварке взрывом металлов без взаимной растворимости
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность проблемы
Одной из основных тенденций в современном материаловедении является широкое использование высокопрочных гетерофазных материалов, постоянный прогресс в конструировании которых требует опережающего исследования фундаментальных физических процессов, происходящих в твердых телах при сильном внешнем воздействии. Различные композиционные материалы имеют высокую прочность, жесткость, вязкость разрушения, износостойкость, а также специальные физические и эксплуатационные свойства. При формировании новых свойств композиционных материалов, которые отличаются от свойств составляющих их компонентов, существенную роль играют разделяющие их границы. Эффективным способом соединения материалов и создания на этой основе высококачественных биметаллических и многослойных композитов является сварка взрывом [1, 2]. В некоторых случаях посредством сварки взрывом удается обеспечить соединение материалов, невозможное другими способами. Создание новых композиционных материалов посредством сварки взрывом необходимо для динамичного развития многих отраслей промышленности и, в первую очередь, химической, ракетно-космической, авиационной, а также атомной энергетики, и др. Потенциальная эффективность метода сварки взрывом реализована далеко не в полной мере. Это связано, главным образом, с необходимостью разработки физически обоснованной модели, отражающей свойства материалов после взрыва и необходимой для целенаправленного воздействия на их структурное состояние. Не вызывает сомнений актуальность исследования процессов, которые происходят при сварке взрывом и определяют возможность получения новых композиционных материалов. Настоящая работа является фундаментальным исследованием процессов, опрелеляюших формирование сварного соединения, и структур, которые при этом возникают. Несмотря на широту теоретических и экспериментальных исследований, выполненных ранее в этом направлении, многие вопросы остаются не выясненными до сих пор.
Необычная микроструктура соединений, которые получают методом сварки взрывом, обусловлена тем, что сварка взрывом представляет собой высокоинтенсивное кратковременное воздействие. Характерные времена: длительность сварки примерно 10'6 с, скорость деформации 104-107 с'1, скорость охлаждения 105 К/с. Внешне простой, но по своей физической сущности очень сложный, этот процесс является в некоторых случаях единственным способом соединения материалов.
При всем многообразии материалов и режимов сварки центральной является проблема перемешивания в переходной зоне вблизи границы раздела. Именно структура переходной

перегибов до образования первой трещины, и применяется для композитных заготовок, подвергающихся дальнейшим изменениям пространственной конфигурации. Все вышеперечисленные методы контроля, используемые для оценки прочностных и пластических характеристик соединения слоев и прочности основных материалов композита в околошовной зоне, описаны в [1, 2, 57].
Оценка зональной прочности существенна с точки зрения выявления фактических свойств разнородных участков композиции, которые могут быть ответственны за локальную повреждаемость (слабейшее звено) или могут повлиять на интегральную прочность плакированного материала. Наиболее рационален метод определения локальных свойств путем оценки сопротивляемости вдавливанию. Хорошие результаты дает применение микротвердомеров, в том числе с автоматическим управлением и устройством для записи диаграмм напряжение - деформация, что позволяет сочетать структурный анализ объекта, чёткое выявление и дифференциацию разнородных зон и направленную оценку их свойств. Этим методом можно определить свойства как собственно структур на уровне зерна, так и различных структур в зонах перемешивания [57].
1.5 Постановка задачи
Таким образом, проведя обзор литературных данных, можно отметить, что сварка взрывом может быть успешно применена для получения различных металлических слоистых композиционных материалов. При этом исследования процессов, протекающих в переходной зоне, представляют как научный, так и практический интерес.
При выборе параметров сварки различных пар металлических материалов, а также для дальнейшей оптимизации параметров с целью получения определённой структуры в переходной зоне соединения, для обоснования выбора того или иного режима, необходимы исследования структуры переходной зоны соединения на различных масштабных уровнях (макро-, микро-, субмикро-) и выявление основных образующих её элементов, а также закономерностей их формирования. Ведь именно процессы, происходящие в переходной зоне, определяют возможность получения прочного неразъёмного соединения материалов при сварке, а особенности её структуры определяют в конечном итоге свойства соединения в целом.
Среди большого количества полученных многочисленными исследователями результатов, затрагивающих различные аспекты и выявляющих различные закономерности процесса сварки взрывом, объем структурных исследований достаточно ограничен и