Технологические основы получения металлокерамических слоистых изделий диффузионной сваркой

• Автор: Селиванов, Владимир Федорович
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 326 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ц Введение

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1Л. Пористые и пористо-компактные конструкции на основе титана с заданными свойствами, способы их изготовления

1.1.1. Области применения пористо-компактных конструкций

1.1.2. Металлокерамические конструкции и способы их получения

1.2. Особенности сварки пористых и компактных материалов

1.2.1. Получение сварных соединений пористых и пористокомпактных материалов

^ 1.2.2. Механизм и кинетика образования соединения при сварке в

твердой фазе

1.2.3. Высокотемпературная деформация и уплотнение титановых материалов в цикле диффузионной сварки
1.2.4. Взаимодействие контактных поверхностей с кислородом
при нагреве в вакууме
1.3. Структурные характеристики пористых порошковых
титановых материалов
'♦ 1.3.1. Пористость и макроструктура порошковых материалов
1.3.2. Микроструктура титановых материалов 5
1.4. Взаимодействие компактного и пористого титана с азотом
1.4.1. Особенности химико-термической обработки пористых порошковых материалов
1.4.2. Теоретические модели процесса взаимодействия
пористого титанового материала при ХТО в среде азота
1.4.3. Кинетика процесса взаимодействия титана с азотом
14 1.5. Цель и задачи исследований
2. ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНУЮ ПОЛЗУЧЕСТЬ
И УПЛОТНЕНИЕ В ЦИКЛЕ ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ
2.1. Получение образцов и методики исследования их структуры и свойств
2.2. Влияние параметров процесса получения на структуру и
свойства пористых заготовок из порошкового титана
2.3. Исследования высокотемпературной ползучести порошковых титановых материалов
2.4. Исследование кинетики уплотнения пористых титановых заготовок при их диффузионной сварке
2.5. Выводы и результаты по главе 2
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ НАГРЕВА ТИТАНОВЫХ ЗАГОТОВОК НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ КОНТАКТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
3Л. Физико-математическая модель процесса взаимодействия титана с кислородом в нестационарных температурных условиях
3.2. Определение констант роста и растворения оксидной фазы
3.3. Кинетика изменения толщины оксидной пленки при
различных условиях нагрева
3.4. Экспериментальная проверка модели изменения толщины
оксидной пленки в нестационарных условиях
3.5. Выводы и результаты по главе 3
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ НА СВОЙСТВА И КАЧЕСТВО ПОРИСТО-КОМПАКТНЫХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
4.1. Влияние режимов диффузионной сварки на прочность
сварного соединения
4.2. Влияние параметров режима сварки на механизм разрушения диффузионно-сварных соединений
4 4.2.1. Качество диффузионно-сварного соединения и его критерии
4.2.2. Топография поверхности разрушения компактного материала
4.2.3. Строение изломов диффузионно-сварных соединений пористо-компактных заготовок
4.3. Оптимизация параметров процесса диффузионной сварки
пористых и компактных титановых заготовок
4.4. Оценка эффективности защитной среды при диффузионной сварке пористых и компактных титановых заготовок
4.5. Выводы и результаты по главе 4
* 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ
МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ПОРИСТО-КОМПАКТНЫХ ИЗДЕЛИЙ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ ДИФФУЗИОННО-СВАРНЫХ ЗАГОТОВОК
5.1. Кинетика взаимодействия титана с газами при отжиге в среде азота
5.1.1. Кинетика образования оксидов при отжиге в среде азота
5.1.2. Кинетика формирования охрупченных слоёв
5.1.3. Топография и фазовый состав продуктов реакции
♦ взаимодействия титана с газами при отжиге в среде азота
5.1.4. Кинетика формирования газонасыщенного слоя при отжиге
в среде азота особой чистоты
5.1.5. Термогравиметрические исследования процесса
азотирования титана
5.2. Физико-математическая модель азотирования пористых титановых заготовок
5.2.1. Построение физико-математической модели
4 5.2.2. Исследование математической модели
сплавов ОТ4 и ВТ15. Но результаты проведенных исследований не могут быть использованы для анализа процесса формирования соединения, так как в них не учтено влияние микроструктурного фактора. Наиболее полно и последовательно ползучесть титановых сплавов, с учетом микроструктуры материала, исследована в работах Э. С. Каракозова, В. В. Пешкова, В. Н. Родионова с коллегами [57, 80, 81]. Проведенные исследования позволили установить, что скорость ползучести титановых сплавов с исходной глобулярной и равноосной структурами под действием сжимающих напряжений (5-6 МПа) с повышением температуры в области существования от-фазы возрастает, а при переходе в /? -фазу резко падает. С повышением напряжения скорость ползучести в Р -фазе возрастает интенсивнее, чем в а-фазе. Это объясняется авторами различными механизмами ползучести титановых сплавов в а и Р -фазах [80].
Ползучесть титановых а- и (а + /?)-сплавов с исходной равноосной (глобулярной) структурой в интервале температур до конца полиморфного превращения осуществляется по механизму зернограничного проскальзывания и внутризеренного скольжения [57]. В низкотемпературной области процесс ползучести лимитируется скоростью объемной диффузии, а в высокотемпературной - зернограничной диффузией.
В работе [57] установлено, что в области существования а -фазы сопротивление высокотемпературной деформации сплавов с пластинчатой микроструктурой по сравнению с аналогичными сплавами, но с равноосной структурой значительно выше. Сплавы с пластинчатой структурой без видимых границ Р -зерен характеризуются меньшим сопротивлением высокотемпературной деформации по сравнению со сплавами, характеризуемыми наличием границ бывших р -зерен.
Ползучесть титановых сплавов с пластинчатой микроструктурой при температурах ниже температур полиморфного превращения обеспечивается проскальзыванием по границам а-пластин и /7-зерен. Процесс