Разработка технологии диффузионной автовакуумной сварки титановых эталонных образцов для УЗК

• Автор: Усачева, Лариса Владимировна
• Шифр специальности: 05.03.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 163 с. : ил.

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования

1.1.Эталонные образцы для ультразвукового контроля. Требования,

предъявляемые к ним. Способы изготовления

1.2. Микроструктура и ее влияние на свойства титановых сплавов

1.2.1. Микроструктура титановых сплавов

1.2.2. Влияние микроструктуры на механические свойства

1.2.3. Влияние микроструктуры на высокотемпературную деформацию.;

1.3 .Образование и качество соединения при диффузионной сварке

титана

1.3.1. Образование физического контакта

1.3.2. Активация контактных поверхностей

1.3.3. Объемное взаимодействие при диффузионной сварке
1.3.4. Критерии и факторы качества диффузионно-сварного соединения
1.4. Цель и задачи исследования
2. Методика проведения исследований
2.1. Общая характеристика титанового сплава ВТ9
2.2. Методика металлографических исследований
2.3. Методика фрактографических исследований
2.4. Методика механических испытаний
2.5. Методика измерения твердости
2.6.Установка для испытаний на ползучесть и диффузионной сварки
2.7. Оценка достоверности измерений
3. Анализ микроструктур и свойств сплава ВТ9 в условиях диффузионной сварки
3.1. Анализ микроструктур
3.2. Химический состав и механические свойства сплава ВТ9
3.3. Фрактографические исследования поверхностей разрушения
3.4. Высокотемпературная ползучесть
3.4.1.Ползучесть сплава с исходной мелкозернистой структурой
3.4.2. Ползучесть сплава с исходной крупнозернистой пластинчатой структурой
3.5. Высокотемпературная деформация поверхности под действием внутренних (собственных) напряжений
3.5.1. Образование деформационного рельефа на поверхности сплава с мелкозернистой структурой
3.5.2. Образование деформационного рельефа на поверхности сплава с крупнозернистой пластинчатой структурой
3.6. Выводы и результаты по главе

4. Анализ влияния технологических параметров процесса диффузионной сварки на качество соединения сплава ВТ9
4.1. Влияние режимов диффузионной сварки на механические свойства сварных соединений из сплава ВТ9
4.2. Анализ влияния режимов диффузионной сварки на деформацию свариваемых заготовок и развитие физического контакта
4.3. Топография поверхностей разрушения диффузионных соединений
4.4. Моделирование распределения ямок отрыва по фрактограмме микровязкого разрушения мелкозернистого материала
4.5. Статистико-кинетическая модель развития объемного контакта
4.6. Выводы и результаты по главе
5. Разработка технологии изготовления эталонных образцов для ультразвукового контроля
5.1. К обоснованию схемы диффузионной сварки эталонных образцов
5.2.Исследования процесса сварки в условиях автовакуумирования
5.3.Технология диффузионной сварки образцов-эталонов для УЗК с
плоскодонным отражателем
5.3.1. Технологический процесс сварки
5.4. Выводы и результаты по главе
Основные выводы и результаты работы
Литература
Приложения

Актуальность темы. Вопрос повышения точности и надежности такого метода контроля, как ультразвуковая дефектоскопия связан с разработкой образцов-эталонов, имитирующих дефекты определенного типа и размера.
На практике для настройки дефектоскопов широко используются образцы с дефектом в виде несквозного отверстия с плоским дном (ГОСТ 1478-86). Изготовление таких образцов с отражателем диаметром менее 1,0 мм с получением точной геометрии донной плоскости отверстия представляет значительные технические трудности.
Одним из наиболее перспективных способов изготовления эталонных образцов с плоскодонным отражателем практически любого диаметра является диффузионная сварка. По этой схеме соединяются две заготовки, в одной из которых выполнено сквозное отверстие, а у второй заготовки торцевые контактные поверхности строго параллельны. В этом случае зона сварки по своим акустическим свойствам не должна отличаться от основного материала.
Однако при сварке образцов из титанового сплава ВТ9 на режимах, обеспечивающих получение качественного диффузионного соединения, величина накопленной деформации составляет 4 - 6 %, что приводит к искажению геометрии плоскодонного отражателя. При уменьшении величины накопленной деформации в зоне диффузионного соединения сохраняется граница раздела, являющаяся источником дополнительных эхо-сигналов и препятствующая настройке дефектоскопа.
В связи с этим разработка процесса диффузионной сварки заготовок из сплава ВТ9 без их деформации (или с деформацией в допустимых пределах) является актуальной задачей, решение которой связано с исследованием процессов, протекающих под действием внутренних (собственных) напряжений без макродеформации свариваемых заготовок.
3.3. Фрактографические исследования поверхностей разрушения
Фрактографический анализ поверхностей разрушения образцов после механических испытаний показал, что изломы на сплаве с мелкозернистой структурой соответствуют вязкому характеру разрушения, происходящему путём зарождения, роста и слияния микропор, и имеют типичное "чашечное" строение (рис. 3.4).
Построенная гистограмма расположения ямок отрыва по их размерам после испытания «гагаринских» образцов, приведена на рис. 3.5.
Аналогичные зависимости распределения размеров ямок для образцов. испытанных после вакуумного отжига, приведены на рис. 3.6.
исходной мелкозернистой микроструктурой. *1
(р. %
Рис. 3.5. Гистограмма распределения размеров ямок сплава ВТ9 (состояние поставки) после испытания на статический разрыв
Рис. 3.4. Топография поверхности