Исследование влияния физико-химических воздействий на структуру и свойства шва при лазерной сварке металлов

• Автор: Дроздов, Владимир Олегович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 80 с. : ил.

Содержание

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА Е АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
1.1. Основные особенности и преимущества лазерной сварки:
1.2. Характерными особенностями лазерной сварки являются:
1.3. Основные преимущества лазерной сварки перед другими видами сварки:
1.4. Основные физические процессы и виды лазерной сварки
1.5. Классификация процессов лазерной сварки
1.6. Основные режимы лазерной сварки:
1.7. Качество и свойства лазерной сварки
1.8. Фундаментальные задачи теории кристаллизации сварного шва
1.8.1. Гомогенная нуклеация
1.8.2. Гетерогенная нуклеация
ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ СТРОЕНИЯ И УСТОЙЧИВОСТЬ СУСПЕНЗИИ РАСПЛАВА С НАНО ДИСПЕРСНЫМИ ТУГОПЛАВКИМИ ЧАСТИЦАМИ
2.1 Физическая модель строения суспензии
2.2. Оценка диффузионной устойчивости некоторых тугоплавких наночастиц.

2.3. Устойчивость к расплавлению в перегретом расплаве наночастиц, плакированных металлом
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ НУКЛЕАЦИИ И РОСТА ТВЁРДОЙ ФАЗЫ ПРИ ГЕТЕРОГЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
3.1. Влияние размерных и капиллярных эффектов на зарождение твердой фазы на тугоплавких наночастицах
3.1.1. Равновесие кластера на криволинейной поверхности
3.1.2. Зарождение твердой фазы на сферической подложке

ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕРМОКАПИЛЯРНОЙ КОНВЕКЦИИ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАНОМОДИФИЦИРУЮЩИХ ЧАСТИЦ В СВАРОЧНОЙ ВАННЕ
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗОНУ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА ПРИ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКЕ
5 Л .Сварка титановых сплавов ВТ 1- 0 и ВТ 20 излучением непрерывного СОг лазера
5.2. Экспериментальное исследование сварки образцов
из стали 12Х18Н10Т
5.2.1.Основные трудности при лазерной сварки нержавеющей стали
5.2.2. Влияние нанопорошковых модификатооров на структуру и свойства сварного соединения стали 12ХН10Т
5.3. Влияние композитных вставок, полученных взрывом, на свойства сварного соединения нержавеющей стали с титаном
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Одной из основных задач современного машиностроения является повышение конкурентной способности выпускаемой продукции за счет снижения ее себестоимости, увеличения ресурса работы. Ресурс работы деталей машин и механизмов во многом определяется рациональностью выбора марки конструкционных материалов и технологии их обработки.
Прогрессивной тенденцией развития современного машиностроения является широкое использование лазерной сварки, как эффективного метода повышения качества и снижения себестоимости выпускаемой продукции. Лазерная сварка позволяет существенно повысить коэффициент использования материалов, снизить трудозатраты на изготовление деталей, то есть в конечном итоге снизить себестоимость выпускаемой продукции за счет широкого использования сварных узлов.
Однако, несмотря на имеющиеся успехи в использовании лазерного луча при обработке материалов, технические достижения в этой области, как в России, так и за ее пределами остаются ограниченными. Это обусловлено наличием ряд принципиальных проблем. Например, проблема получения бездефектного, структурно- и химически однородного шва, обладающего высокими прочностью и пластичностью. Известно, что лазерная сварка характеризуется жесткими термическими циклами, что в некоторых случаях приводит к потере технологической прочности и пластичности сварного соединения, либо к образованию в шве различного рода дефектов (пор и микротрещин).
Поэтому важной задачей является нахождение путей решения данных проблем. Одним из вариантов улучшения структуры и свойств сварного шва является модифицирование его специально подготовленными нанопорошками тугоплавких химических соединений (ТтЛ, ТлСИ и др.). В процессе охлаждения активированные наночастицы становятся дополнительными центрами кристаллизации, что приводит к резкому уменьшению размера зерна и изменению

b cos60 /
cos0 — cos$0 + —-........ 0 ■ (3.11)
Rc 1 + cos n0 / 2 v '
Заметим, что полученный результат существенно отличается от данного в [53.], в частности тем, что область значений во,в которой возможно обращение в в нуль весьма мала. Так, если b/Rc < 1, то в0 < 28,9, если b,/Rc < 1/5, то в0 < 12,8, если bIRc <1/10, то во <9,1.
3.1.2. Зарождение твердой фазы на сферической подложке.
Полная свободная энергия зародыша и ее дифференциал имеют вид
AG = AGS + У Ар, dAG= dAGs+AxdV, (3.12)
где Др = Kp2iT/Tc— разность термодинамических потенциалов фаз, Тс -температура кристаллизации, АТ = Тс- Т- переохлаждение, к - удельная теплота кристалл-лизации, р2 - плотность твердой фазы. Частные производные функций AG и V по независимым переменным Sc,Ss определены выражениями (3.5), (3.6). Используя их, мы получим
dAG =
BAG Ар

dAG Ар -i—— Rr cos в
dSc 2 c
dSs. (3.13)
Точка перевала через активационный барьер (седло на рельефе функции Дв) определяется двумя уравнениями
^-^йс= 0, ^С+^КсСО50 = о. (3.14)
дБс 2 ЗА;
Их можно записать в виде
^СО8*+5Ае=0, ЗАО (3.15)
адс 55, 55, 12 Яс 1 - со5(<р + в) 2 е 4 '
Первое из уравнений совпадает с условием минимума поверхностной энергии при постоянном объеме (3.8). Это означает, что критический зародыш имеет оптимальную, описанную выше, форму и в седловидной точке выполняется