Теоретические и технологические основы создания слоистых металло-интерметаллидных титано-алюминиевых композитов

• Автор: Гуревич, Леонид Моисеевич
• Шифр специальности: 05.16.09
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 362 с. : ил.

Гуревич Л.М.
Докторская диссертация
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Алюминиды титана — новые аэрокосмические материалы
1.1. Диаграмма состояния системы Тл-А
1.2. Кристаллическая структура и свойства алюминидов титана
1.3. Слоистые металло-интерметаллидные композиты - новый класс конструкционных и функциональных материалов
1.4. Технологические процессы получения слоистых титаноалюминиевых металло-интерметаллидных композитов
1.5. Технологические схемы получения слоистых металло-интерметаллидных композитов с использованием энергии взрыва
1.6. Получение титано-алюминиевых композиций сваркой взрывом
1.7. Диффузии в слоистых титано-алюминиевых композитах
1.8. Прочностные характеристики слоистых металлических и металло-интерметаллидных композиционных материалов
1.9. Выводы по главе и постановка задач исследования
Глава 2. Исследование влияния пластической деформации на структуру и свойства сваренного взрывом титано-алюминиевого композита
2.1. Структурно-механическая неоднородность титано-алюминиевом композита, сваренного взрывом на завышенных режимах
2.2. Формирование структуры и микромеханических свойств сваренного взрывом титано-алюминиевого композита в процессе прокатки
2.3. Формирование структуры и микромеханических свойств сваренного взрывом композита АМгб-АД 1-ВТ1 -0 в процессе прокатки
2.4. Изменение свойств сваренного взрывом титано-алюминиевого композита АМгб-АД 1-ВТ 1-0 в процессе неполной горячей прокатки
2.5. Особенности распределения деформации и микротвердости в сваренном взрывом титано-алюминиевом композите после изгиба
2.6. Моделирование процессов деформирования слоистых титано-алюминиевых композитов
2.7. Влияние внецентренного изгиба на формирование распределения микротвердости в сваренном взрывом и прокатанном титано-алюминиевом композиционном материале АМгб-АД 1-ВТ
2.8. Выводы ко второй главе
Глава 3. Кинетика диффузии в слоистых титано-алюминиевых композитах
3.1 Эволюция структурно-механической неоднородности в сваренном взрывом на завышенных режимах титано-алюминиевом композите при термическом воздействии
3.2. Влияние деформации при прокатке слоистого титано-алюминиевого композита на эволюцию структурно-механической неоднородности
в процессе отжига
3.3. Влияние температурно-временных параметров отжига на кинетику диффузионного взаимодействия и микромеханические свойства титано-алюминиевого КМ, подвергнутого изгибу
3.4. Влияние напряженного состояния на кинетику роста интерметаллидов в СМК ВТ 1-0-АД 1-ВТ 1-0 в процессе термической обработки

Гуревич Л.М.
Докторская диссертация
Содержание
3.5 Выводы по третьей главе
Глава 4. Получение слоистых интерметаллидных композитов при взаимодействии расплава алюминия с титаном
4.1 Кинетика эволюции слоев с интерметаллидным упрочнением при взаимодействии расплава алюминия с титаном
4.2 Исследование структуры, фазового состава и микромеханических свойств интерметаллидного слоя
4.3 Анализ гипотетических механизмов формирования структурных составляющих с алюминидами при взаимодействии твердого алюминия
с расплавом алюминия
4.4 Влияние конструктивных параметров слоистого композита на кинетику эволюции микроструктуры
4.5 Моделирование процессов формирования структуры слоистых интерметаллидных композитов при взаимодействии расплава алюминия
с твердым титаном
4.6. Получение порошка алюминидаПА1з растворением алюминиевых
прослоек
4.7 Выводы по четвертой главе
Глава 5. Прогнозирование свойств слоистых металло-интерметаллидных титано-алюминиевых композитов
5.1. Прогнозирование твердости слоев слоистых металло-интерметаллидных титано-алюминиевых композитов
5.2. Расчетная оценка прочности СМИК системы титан-алюминий
5.3. Влияние конструктивно-технологических факторов на теплопроводность слоистых титано-алюминиевых интерметаллидных композитов
5.4. Выводы к пятой главе
Глава 6. Получение слоистых металлических и металло-интерметаллидных титано-алюминиевых композиционных материалов и изделий
6.1. Конструкционные и функциональные слоистые титано-алюминиевых металло-интерметаллидные композиты
6.2. Формирование покрытий с интерметаллидами титана
6.3. Получение титано-алюминиевых металлических слоистых композитов с необходимым комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств
6.4. Выводы по шестой главе
Заключение
Список литературы
Приложение

Гуревич Л.М. Докторская диссертация Введение
ВВЕДЕНИЕ
Развитие современной техники неразрывно связано с использованием материалов, обладающих особыми физическими, химическими, механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами, и совершенствованием технологических процессов их производства.
Важная роль в создании материалов, обладающих комплексом ценных свойств, таких как высокая прочность, коррозионная стойкость, электро- и теплопроводность, жаропрочность, износостойкость, принадлежит слоистым металлическим композитам (СМК). Композиционные материалы на основе алюминия, нашедшие применение в автомобилестроении, судостроении, авиационной и космической промышленности, химическом машиностроении, позволяют совершенствовать конструкции машин и аппаратов, повышая их надежность и эксплуатационные характеристики, и создавать принципиально новые конструкции с высокими техническими параметрами.
В зоне контакта алюминия (его сплавов) с другими металлами могут образовываться хрупкие фазы - интерметаллиды, что затрудняет получение композиционных материалов с высокими эксплуатационными характеристиками. Возникающие при сварке плавлением трудности металлургического характера обусловили необходимость разработки процессов сварки в твердом состоянии (пакетная сварка прокаткой, холодная сварка, клинопрессовая сварка, диффузионная сварка и др.). Последние десятилетия широкое распространение для соединения алюминия и его сплавов со сталью, титаном, медью, магнием и сплавами на их основе получила сварка взрывом (СВ). Возможность сваривать материалы большой площади с практически любым соотношением толщин слоев, ненужность дорогостоящего оборудования, технологическая простота процесса и высокая производительность - все это дает основание считать СВ наиболее перспективным методом получения слоистых композитов на основе алюминия.
Усилиями российских и зарубежных ученых (Беляев В. И., Бондарь М. П., Воеводин Л. Б., Гордополов Ю. А., Дерибас А. А., Дремин А. Н., Добрушин Л. Д., Захаренко И. Д., Кудинов В. М., Кривенцов А. Н., Кобе-левА.Г., Кузьмин Г. Е., Кузьмин С. В., Конон Ю. А., Кудряшов В. И., Лы-сак В. И., Михайлов А. П., Оголихин В. М., Пай В. В., Петушков В. Г., Первухин Л. Б., Седых В. С., Сонное А. П., Стефанович Р.В., Трыков Ю. П., Шмор-гун В. Г., Цемахович Б. Д., Чудновский А. Д., Babul W., Bahrani A., Bergman О.,

Гуревич Л.М. Докторская диссертация Глава
ном реагировании расплава А1 с Ті в титано-алюминиевых СМИК из многообразия алюминидов, в основном, формируется интерметаллид ТіА13, который имеет ряд преимуществ перед другими алюминидами титана (Ті3А1 и ТІА1): значительный модуль Юнга - 216 ГПа, высокая окалиностойкость и низкая плотность (3,3 Мг/м3). Одновременно, у ТіА13 повышена хрупкость при низких температурах из-за ограниченной подвижности дислокаций и супердислокаций на межфазной границе, недостаточного числа систем двойникования, допускающего лишь небольшую пластическую деформацию в вершинах трещин (трещиностойкость ТіА13 при комнатной температуре ~2 МПа^м).
Удельный модуль Е/р СМИК на основе алюминидов титана выше, чем характеристики таких конструкционных металлов, как стали, а2 и у-сплавы титана, жаропрочные сплавы никеля, алюминиевые сплавы. Только сплавы бериллия и керамические материалы (БІС, В4С, А1203) имеют удельную жёсткость выше, чем у СМИК на основе алюминидов титана, поэтому слоистые интерметаллидные титано-алюминиевые композиты обладают высоким потенциалом для применения в изделиях высокой жёсткости.
Хорошей трещиностойкостью титано-алюминиевые СМИК обязаны высокоанизотропной слоистой структуре материала и необходимости пере-инициирования трещин на каждой границе интерметаллид ного и металлического слоев: на рис. 1.15, а [36] показан характер разрушения образцов СМИК Ті -ТіАІз с различным содержанием алюминида. В образцах с 20 об.% Ті трещина не может распространиться через слои композита, не будучи отклонённой и раздвоенной в каждом слое титана.
Рис. 1.15 — Характер распространения трещин при квазистатическом трехточечном изгибе СМИК Ti-TiAh с различным объемным содержанием интерметаллидов: а - 86 об.% TiAl3, 6-80 об.% TiAl3, в - 65 об.% TiAl3 [36]