Совершенствование технологии изготовления диффузионно-сварных сотопакетов из титановых сплавов

• Автор: Полевин, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

1. Литературный обзор
1.1. Влияние технологии изготовления на качество и работоспособность диффузионно-сварных сотовых пакетов из титановых сплавов
1.2. Взаимодействие титановых сплавов с газами при нагреве
1.3. Воздействие примесей внедрения на механические характеристики титановых сплавов
1.4. Влияние поверхностных диффузионных слоёв на кратковременные
и усталостные характеристики титановых сплавов
1.5. Заключение по литературному обзору и задачи работы
2. Материалы и методы исследования
2.1. Характеристика исходных материалов
2.2. Методы исследований
3. Отработка технологии диффузионной сварки сотопакетов
3.1. Отжиг на крупное зерно и регламентированное легирование заполнителя
3.1.1. Термообработка сотоблоков из неотожжённой фольги
3.1.2. Термообработка сотоблоков из фольги, прошедшей высокотемпературный вакуумный отжиг на проход
3.2. Диффузионная сварка сотопакетов
3.2.1. Диффузионная сварка сотопакетов с заполнителем, прошедшим контейнерный отжиг на крупное зерно
3.2.2. Диффузионная сварка сотопакетов с заполнителем из фольги, прошедшей высокотемпературный отжиг на проход
3.3. Выводы по главе
4. Влияние диффузионных слоёв, формирующихся в процессе термического цикла изготовления, на характеристики работоспособности диффузионно-сварных титановых сотопакетов
4.1. Влияние регламентированного насыщения кислородом на характеристики работоспособности сотопакетов
4.1.1. Механические характеристики материала заполнителя
4.1.2. Механические характеристики диффузионно-сварных сотопакетов
4.2. Влияние регламентированного съёма диффузионного слоя, формирующегося в контакте титан-сталь, на циклическую долговечность обшивок из титановых сплавов
4.3. Выводы по главе
5. Разработка процесса изготовления диффузионно-сварных сотопакетов
5.1. Выбор оптимальных параметров операций изготовления сотового
ф заполнителя и обшивок
5.2. Технологический процесс изготовления диффузионно-сварных сотопакетов
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность темы. Сотовые панели из титановых сплавов находят широкое применение при создании летательных аппаратов, в частности, в конструкциях сверхзвуковых самолётов. Одним из перспективных методов изготовления титановых сотовых пакетов является диффузионная сварка, имеющая ряд преимуществ по прочностным показателям и весовой отдаче перед пайкой и контактной сваркой.
Однако в настоящее время применение диффузионной сварки для изготовления сотопакетов из титановых сплавов сопряжено с рядом сложных техникоэкономических проблем.
В частности, для получения надёжного диффузионного соединения необходимо прилагать достаточное сварочное давление, чему в ряде случаев препятствует потеря устойчивости сотового заполнителя. Это накладывает достаточно жёсткие требования к работе оборудования и вызывает необходимость применения специализированных печей с многосекционным регулированием температуры для обеспечения минимального разброса в рабочей зоне, что усложняет технологический процесс и повышает себестоимость готовой продукции.
Одним из нежелательных процессов, сопутствующим диффузионной сварке, является высокотемпературное взаимодействие титановых обшивок со стальными технологическими листами, что может приводить к насыщению поверхности титана железом, образованию новых фаз и химических соединений и т.д. В этом случае готовые сотопакеты, как правило, отбраковываются, что ведёт к серьёзным экономическим издержкам, учитывая высокую стоимость готовой продукции.
В процессе эксплуатации сотовые панели испытывают действие переменных нагрузок, поэтому важной задачей является повышение циклической прочности как отдельно элементов конструкции - обшивок и заполнителя, так и сварной конструкции в целом.
нее значение N фольги в состоянии поставки составило 42 цикла, а микротвёрдость - 3,88 ГПа, т. е. пластичность её была существенно ниже, чем после отжига с температурой насыщения вплоть до 750 °С. Этот факт можно объяснить * ф снятием нагартовки, имевшей место в состоянии поставки.
На рис. 3.4 показана микроструктура фольги, формирующаяся после термообработки сотоблоков на крупное зерно по схеме I. Следует отметить, что разница в микроструктурах после насыщающего отжига при Т=650-750 °С практически отсутствует.
Время, мин.
Рис. 3.1. Циклограмма термообработки сотоблоков из неотожжённой фольги
[С]о
Рис. 3.2. Характер изменения концентрации кислорода по сечению стенки сотоблока:1 - после насыщающего отжига; 2 - после насыщающего отжига и последующего цикла диффузионной сварки