Особливості масопереносу та фазоутворення в зоні взаємодії різнорідних металів при зварюванні тиском з імпульсним навантаженням - Автореферат

Особливі труднощі виникають при одержанні зєднань з матеріалів, що відрізняються обмеженою взаємною розчинністю та мають істотно відмінні фізико-механічні властивості (алюміній - залізо, сталі різного класу, алюміній - мідь тощо). Тому одержання надійних і якісних зєднань різнорідних матеріалів в умовах зварювання тиском є актуальною проблемою, при вирішенні якої головне значення має більш глибоке вивчення основних для зварювання тиском фізико-хімічних процесів, у тому числі закономірностей пластичної деформації, масопереносу і фазоутворення, та виявлення на різних структурних рівнях (від зеренного до дислокаційного) механізмів, що контролюють ці процеси. Патона НАН України за планами науково-дослідних робіт: тема 16.1.22.16 “Провести фізико-хімічні дослідження складу, структури і властивостей зварних зєднань і покриттів та розробити рекомендації з удосконалення технологій їхнього одержання “(№ ГС 0197U014891); тема 16.1.22.17 “Розробити наукові основи підвищення експлуатаційних властивостей зварених зєднань і захисних покриттів шляхом вивчення їхньої тонкої структури, хімічної неоднорідності і визначення параметрів оптимізації структурно-фазового складу” (№ ГС 0100U004940); тема 16.1.22.13 “Удосконалити методики експерименту, досліджувати фізико-хімічні процеси і вивчити їхній вплив на структурно-фазовий склад і властивості при формуванні злитків, зварних зєднань і покриттів” ”(№ ГС 0103U005240). Мета роботи полягає у вивченні закономірностей механізмів основних фізико - хімічних процесів, що перебігають у зоні зварювання при одержанні зєднань різнорідних металів і сплавів в умовах високошвидкісного деформування при використанні різних способів зварювання під тиском. Предметом дослідження є мікроструктура в області контактної взаємодії металів, зміни хімічного складу у зоні зварювання, зона локалізації і величина локалізованої деформації, зона фазоутворення, склад і розміри інтерметалідних фаз, що формуються, розподіл їх по зоні зварювання і їхній вплив на характер руйнування зварних зєднань.Перший розділ присвячено аналізу відомих раніше робіт, у яких вивчалися основні фізичні процеси і закономірності утворення зєднань, виконаних в умовах зварювання тиском. Наведено літературні дані про технологічні фактори, що визначають якість зварного зєднання (температура нагрівання, зовнішні навантаження, швидкість деформування), стан контактуючих поверхонь і вплив пластичної деформації на процеси масопереносу і фазоутворення. Виконано аналіз літературних даних про проблеми одержання зєднань з різнорідних матеріалів з обмеженою взаємною розчинністю, що відрізняються за фізико-механічними властивостями (Al, Cu, Fe, сталі різного класу), що повязані з особливостями структурно - фазового стану й утворенням в області контакту крихких фаз різного типу. Для досліджень було обрано матеріали, що широко використовуються в промисловості - алюміній (АД0, АД1), залізо (Армко), сталь (Ст3, 12Х18Н9Т), мідь (М0, М1), які відрізняються за типом ґратки, енергією дефектів упаковки (ЕДУ) та іншими фізико-хімічними і механічними характеристиками. Зєднання для досліджень були виконані при різних швидкостях зварювального деформування (?) в інтервалі від 1?102 до 1?105с-1, що використовуються при таких способах зварювання, як ударна (УЗВ), магнітно-імпульсна (МІЗ), зварювання вибухом (СВЗ) тощо.Приклад такої оцінки, зважаючи на реально сформовані в зоні зварювання структури (розмір зерна і субзерна, щільність дислокацій), хімічний і фазовий склад (розмір і розподіл фазових утворень) наведений для зєднань сталі 3 з алюмінієм, виконаних дифузійним зварюванням (ДЗВ), зварюванням тертям (ЗТР) і вибухом (ЗВБ) в интервалі швидкостей зварювального деформування ? від ~ 1?10-4 до ~ 1?105 с-1. Як показує аналіз методик аналітичних оцінок однієї з міцністних характеристик металу зварних зєднань, яким є границя плинності (st), запропоновані в літературі залежності, що включають переважно хімічний склад металу, частки фазових компонентів у структурі ЗТВ, структурні складові і їхній розмір, у деяких випадках - фазові утворення і їхні параметри. При цьому приведені розрахункові моделі розроблені тільки стосовно до сталей і використовуються не повною мірою, тобто не зважаючи на низку інших важливих структурних характеристик (в одному випадку - щільності дислокацій, величини зерна, субзерна; розміру і розподілу фазових утворень, в іншому - обємної частки фаз тощо), які у значній мірі впливають на міцністні властивості зварного зєднання. Границю плинності розглядали як суму компонентів: s0 - опору ґратки металу (напруга тертя ґратки або напруга Пайєрлса - Набарро); Dst.р - зміцнення твердого розчину легуючими елементами і домішками, відповідно до теорії Мотта - Набарро; Dsз, Dsc - - зміцнення за рахунок зміни величини зерна і відповідно до залежності Холла - Петча, що звязує розмір зерна і субзерна з опором деформації; Dsп - зміцнення за рахунок перліту (для сталі з феритною основою), повязану з часткою перліту (%) в сталі; Dsд-дислокаційного зміцнення, обу

1.ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ