Создание сталеалюминиевых композиционных материалов повышенной термостабильности на основе исследования характера пластической деформации металла в околошовной зоне при сварке взрывом

• Автор: Строков, Олег Витальевич
• Шифр специальности: 05.02.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 175 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Физико-химические особенности формирования соединения и анализ способов изготовления сталеалюминиевых композиционных материалов с диффузионными барьерами и без них
1.1 Анализ физико-химического взаимодействия и способы соединения алюминия со сталью
1.2 Схемы и параметры сварки металлов взрывом
1.3 Особенности формирования соединения при сварке взрывом алюминия со сталью
1.4 Способы получения композиционного сталеалюминиевого материала с диффузионным барьером и без него
1.5 Особенности кинетики диффузионных процессов в сталеалюминиевом композите с диффузионным барьером
и без него
1.6 Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2 Материалы и методы исследования
2.1 Применяемые материалы и методы получения диффузион- 58 ных барьеров
2.2 Оценка качества сваренных взрывом соединений
2.3 Методика определения кинематических параметров
2.4 Методы определения сдвиговых остаточных деформаций
2.5 Методика исследования электрофизических свойств
2.6 Методика математической обработки результатов
экспериментов
Выводы к главе
ГЛАВА 3 Изучение закономерностей формирования соединения
в сталеалюминиевых композитах с диффузионными барьерами при сварке взрывом
3.1 Разработка новых способов получения композиционного сталеалюминиевого материала с диффузионным барьером
3.1.1 Композиционный материал А5+СтЗ (азот.)
3.1.2 Композиционный материал А5+Сг+СтЗ
3.2 Исследование влияния кинематических параметров сварки взрывом на свойства и структуру сталеалюминиевых композитов
с диффузионными барьерами

3.2.1 Композиционный материал А5+СтЗ(азот.)
3.2.2 Композиционный материал А5+Сг+СтЗ
3.3 Влияние параметров косого соударения металлических пластин в околошовной зоне на характер пластического течения металла сталеалюминиевого композита с подслоем хрома
3.4 Особенности пластического течения металла в ОШЗ
сваренного взрывом композита А5+Сг+СтЗ
Выводы к главе
ГЛАВА 4 Изучение кинетики протекания диффузионных
процессов в сталеалюминиевых композитах
4.1 Влияния температурно-временных условий на свойства и структуру сталеалюминиевых композитов с диффузионными барьерами
4.2 Кинетика роста диффузионной прослойки на границе соединения композита А5+СтЗ (азо.т.)
4.3 Исследование кинетики роста диффузионной прослойки на
границе соединения композита А5+Сг+СтЗ
Выводы к главе
ГЛАВА 5 Разработка технологии изготовления композиционного сталеалюминиевого переходника повышенной
термостабильности электротехнического назначения
5.1 Разработка рекомендаций по изготовлению сваркой взрывом толстолистового композиционного сталеалюминиевого материала с диффузионным барьером
5.2 Разработка технологии изготовления с помощью сварки взрывом композиционного энергосберегающего токоподводящего анодного узла новой конструкции для ОАО «ВгАЗ-СУАЛ»
5.3 Электрофизические исследования и эксплуатационные испытания новой конструкции токоподволящего анодного узла
на ОАО «ВгАЗ-СУАЛ»
Выводы к главе
Общие выводы
Список литературы
Приложение

Строков О.В.
Кандидатская диссертация
Введение
Введение
Сталеалюминиевые композиционные материалы находят широкое применение в различных отраслях промышленности в качестве переходных элементов, деталей и узлов электрометаллургического оборудования. В сталеалюминиевых композитах сочетаются высокая прочность сталей с малой плотностью, электросопротивлением и высокой теплопроводностью алюминиевых сплавов. Сварка взрывом позволяет получать высококачественные сталеалюминиевые композиционные материалы больших толщин и размеров.
Во многих случаях композиционные материалы работают в условиях воздействия высоких температур, динамических нагрузок и агрессивной среды. Особенности физико-химического взаимодействия алюминия с железом накладывают определенные ограничения на максимально допустимые температуры нагрева сталеалюминиевых композитов из-за образования на границе сварного соединения хрупких интерметаллидных соединений, приводящих к резкому снижению прочности и росту переходного электросопротивления.
Радикальным приемом, расширяющим температурный диапазон эксплуатации биметаллических соединений, является создание диффузионных барьеров в виде дополнительных промежуточных (одной или несколько) прослоек между основными слоями композита, которые препятствуют протеканию реактивной диффузии и образованию интерметалл идов.
Вопросам изучения влияния температуры нагрева на свойства композиционных материалов посвящены работы многих известных ученых в области материаловедения: Ларикова Л. Н., Лайнера Д. Н., Рабкина Д. М., Рябова В. Р., Засухи П. Ф., Куракина А. К., Фальченко В. М., Макунина М. С., Карпиноса Д. М., Вгаи1тап 1_.Ф, 1_иЫп 3. и др.
Применению сварки взрывом для создания сталеалюминиевых композиционных материалов с высокими эксплуатационными свойст-
Строков О. В.
Кандидатская диссертация
Глава
взрывом образцов (I/С=солз?=200 м/с) от 700 до 3500 м/с не оказывает существенного влияния на характер распределения сдвиговых деформаций, однако возрастание 14 свыше 3500 м/с приводит к локализации максимальных сдвигов в узкой ОШЗ.
Процессы деформирования в ОШЗ, протекающие при сварке взрывом разнородных металлов с резко отличающимися физикомеханическими свойствами, представляют значительный научный и практический интерес, в литературе освещены достаточно слабо, а имеющиеся результаты носят отрывочный характер и обычно касаются исследования деформирования металла ОШЗ лишь в неподвижном модельном образце [96, 98, 110 и др.], что требует проведения дополнительных исследований.
С помощью рассмотренных выше параметров достаточно легко управлять исследуемым технологическим процессом и осуществлять оптимизацию режимов с целью получения качественных сварных соединений.
1.3 Особенности формирования соединения при сварке взрывом алюминия со сталью
Проектирование технологии сварки взрывом алюминия со сталью, безусловно, относится к категории многопараметрических задач [38]. При этом сталь и алюминий, а также сплавы на его основе, являются наиболее трудно свариваемыми сочетаниями при всех способах сварки, поэтому важен подбор основных параметров, определяющих качество получаемого соединения.
В настоящее время область сварки взрывом пары алюминий + сталь исследована недостаточно и в отдельных аспектах носит противоречивый характер. Из работ авторов [8, 33, 35, 37, 111... 114] следу-