Металловедческие основы получения соединений коррозионно-стойкой стали и пористых никелевых материалов лазерным излучением при производстве фильтров

• Автор: Беляев, Евгений Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 188 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1. Анализ литературных данных по состоянию рассматриваемого вопроса

1.1. Области применения и существующие технологии изготовления изделий из пористых и компактных материалов.
1.2. Воздействие лазерного излучения на металлические компактные и пористые материалы.
1.3. Физические основы нагрева, плавления и формирование структурыпри сварке металлов.
1.4. Влияние технологических параметров лазерного излучения на фазовые превращения и формирование структуры металлических материалов

1.5. Диффузия в сварных соединениях и легирование сварочных

швов.

1.6. Оценка температурных полей возникающих при сварке

1.7. Постановка задач исследований.

Глава 2. Материалы, оборудование и методы проведения
исследований.
2.1. Обоснование выбора материалов для исследования
2.2. Основные методы получения пористых проницаемых
листовых материалов на основе никеля
2.3. Характеристики лабораторного и технологического оборудования, используемого в работе
2.4. Разработка и изготовление специальной оснастки для лазерной сварки пористых проницаемых листовых материалов
на основе никеля
2.5. Металлографические методы исследования структуры материалов образцов.
2.6. Статистические и математические методы обработки результатов испытаний и исследований
Глава 3. Формирование микроструктуры и свойств неразъмных соединений, полученных при лазерной обработке исследуемых материалов
3.1. Анализ структуры и свойств неразъмных соединений из пористого проницаемого никелевого проката.
3.2. Анализ структуры и свойств неразъмных соединений из коррозионностойкой стали XН1 ОТ
3.3. Анализ структуры и свойств неразъмных соединений из коррозионностойкой стали Х1ТТ и пористого проницаемого никелевого проката ЮЗ
3.4. Исследование комплекса физикомеханических свойств
неразъмных соединений образцов, изготовленных по различным вариантам сочетаний материалов с использованием непрерывного лазерного излучения.
3.5. Влияние способа сварки на качество неразъемного соединения влагосборника СЭ1
3.6. Выводы по главе 3
Глава 4. Разработка прОраммного обеспечения для автоматизации определения оп тимальных режимов лазерной сварки тонколистовых материалов с различной пористостью.
Г лава 5. Разработка и внедрение технологии изготовления неразъемных соединений для конструктивных элементов изделий с использованием непрерывного лазерного излучения
Общие выводы по работе.
Список литературы


В отличие от электронного луча, электрической дуги и плазмы на лазерный луч не влияют магнитные поля свариваемых деталей. Эго позволяет получать устойчивое качественное формирование сварного соединения по всей длине , . Благодаря высокой концентрации энергии лазерного излучения в процессе сварки обеспечивается малый объем расплавленного металла и незначительные размеры зоны термического влияния. Эти особенности теплового воздействия гарантируют минимальные термические и остаточные напряжения в шве и в зоне термического влияния, что снижает деформации сварных конструкций. Отсу тствие физического контакта лазерного излучения и жидкой ванны обуславливает физикохимические и металлургические процессы в сварочной ванне, которые характеризуются отсутствием внешних загрязнений. Перечисленные особенности лазерной сварки обеспечивают высокую технологическую прочность, высокие физикомеханические свойства полученных сварных соединений, . Лазерная сварка осуществляется в широком диапазоне режимов, обеспечивающих высокопроизводительный процесс соединения различных металлов толщиной от нескольких микрон до десятков миллиметров 6, , . Лазерное излучение является перспективным инструментом обработки материалов в связи с присущими ему уникальными свойствами. Высокая концентрация энергии обеспечивает жесткий термический цикл нагрева и охлаждения, существенное снижение деформаций, связанных с воздействием высоких температур, эффективное управление протяженностью зон термического влияния. Основным при обработке материалов лазерным излучением, является тепловой механизм воздействия, позволяющий быстро разогреть или расплавить металл в малом объеме 6. В работах 7 подробно рассмотрены различные способы передачи энергии излучения обрабатываемым материалам. У,гмУп, 1. Ум1ЯЛУп, 1. УхУ1еах, 1. ДУх У1Кеах ДХ, 1. Яо и ях плотность светового потока на поверхности металла и на расстоянии х от нее. Для металлов а4. Ю5 см1 поэтому энергия лазерного излучения в металлах поглощается в слое ОД. Энергия лазерного излучения практически полностью поглощается электронами в приповерхностном слое толщиной 6. Вследствие этого электронная температура резко повышается, тогда как температура кристаллической решетки остается незначительной. С течением времени интенсивность передачи энергии свободных электронов кристаллической решетки повышается. Начиная со времени релаксации тр, разность температур приповерхностных электронов и кристаллической решетки становится минимальной и тепловые процессы в материале можно охарактеризовать общей температурой. Это дает основание рассматривать распространение теплоты в металле при лазерной обработке с использованием теории теплопроводности. Процессы распространения теплоты в металле зависят от интенсивности теплового воздействия и от теплофизических свойств материала 6, , , , . Электронный газ является проводником поглощенной энергии лазера с поверхности металла вглубь 8, . Поэтому тепловое состояние облученного материала зависит от энергетических характеристик излучения и теплофизических характеристик материала. Различные физические процессы, которые происходят на поверхности материала, при лазерном излучении также зависят от энергетических характеристик излучения. При действии лазерного излучения сравнительно невысокой интенсивности ТТпл обрабатываемый материал нагревается до определенной температуры Т. С увеличением интенсивности или времени воздействия теплового источника температура материала на поверхности повысится и может достичь температуры плавления Тцл На поверхности образуется расплав, фронт которого начинает проникать вглубь материала. Дальнейшее увеличение интенсивности облучения приведет к тому, что температура материала на поверхности достигнет температуры испарения Ту. В работах 6, , , , говорится о том, что лазерный луч является лишь источником нагрева металла, а все происходящие нем физические явления связаны с тепловыми процессами. Управление тепловыми процессами при лазерной обработке обеспечивает возможность регулирования диффузионных, химических процессов и фазовых превращений.