Сибирский федеральный университет

Перевод названия: STUDIES OF NONEQUILIBRIUM PHASES FORMED AT EXPLOSION WELDING OF TITANIUM AND ALUMINUM

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2017

Ключевые слова: сварка взрывом, массоперенос, механохимия, интерметаллидные фазы, кривизна кристаллической решетки, explosion welding, mass transfer, mechanochemistry, Intermetallic phases, the curvature of the crystal lattice

Аннотация: Представлено исследование физико-химических процессов, происходящих в зоне контакта титана и алюминия при совместной пластической деформации, вызванной сваркой взрывом. Один из наиболее эффективных путей решения задач материаловедения заключается в разработке композиционных материалов. Важным достоинством материалов, используемых в летательных аппаратах, является их малая плотность, обеспечивающая возможность получать в итоге композиты с высоким уровнем удельной прочности. Данное исследование способствует разработке композитных материалов на основе Ti-Al, которые могут быть использованы для изготовления лопаток газовых турбин, пустотелых и ребристых сварных конструкций для авиационной промышленности. Сварка взрывом представляет собой высокоэнергетический технологический процесс, позволяющий с высоким качеством соединять разнородные металлические материалы, в том числе различные комбинации материалов, используемых для композитов металл-интерметаллид. Система Ti-Al исследована достаточно широко, однако остается ряд неясных вопросов, а именно, какие интерметаллидные фазы могут образоваться при сварке взрывом. Условия образования ряда интерметаллидных фаз Ti-Al: Al5Ti2, Al11Ti5, Al2Ti, AlTi3, Al3Ti, среди которых в рамках одной формульной единицы могут быть реализованы различные типы структур (стабильные, метастабильные, виртуальные). В процессе механохимических реакций в зоне контакта титана и алюминия при сварке взрывом формируются неравновесные интерметаллические фазы: Al2Ti, Al5Ti3, Ti3,3Al. Для исследования структуры переходных зон полученных образцов использовали сканирующий электронный микроскоп JEOL 6390LV. Фазовый анализ проводили на рентгеновском дифрактометре фирмы Bruker в излучении меди. Показано, что массоперенос титана в алюминий происходит направленными потоками атомных кластеров со скоростью не менее 35 м/с. В зоне контакта Ti и Al формируются интерметаллические фазы в процессе механохимических реакций, протекающих на интерфейсе. Процессы структурообразования при сварке взрывом объясняются с позиций аномально быстрого направленного массопереноса в условиях напряжений, создающих кривизну кристаллической решетки. The work is devoted to the study of physical and chemical processes occurring in the contact zone of titanium and aluminum at the joint plastic deformation caused by explosion welding. One of the most effective ways to solve problems of materials science is the development of composite materials. An important advantage of the materials used in aircraft, is their low density, providing the possibility to receive the result composites with high specific strength. This study supports the development of composite materials based on Ti-Al, which can be used for the manufacture of gas turbine blades, and ribbed hollow weldments for the aircraft industry. Explosion welding is a high-energy process, allowing high quality joining dissimilar metal materials including various combinations of materials used for the composite metal-intermetallic compound. Ti-Al system was studied extensively enough, but there remain a number of unclear issues, namely which can form intermetallic phases with the explosion welding. conditions for the formation of a number of intermetallic phases Ti-Al: Al5Ti2, Al11Ti5, Al2Ti, AlTi3, Al3Ti, including in the framework of one formula unit of different types of structures (stable and metastable, virtual) can be implemented. During the mechano-chemical reactions in the contact zone between titanium and aluminum are formed during explosion welding nonequilibrium intermetallic phases: Al2Ti, Al5Ti3, Ti3.3Al. To study the transition zones of the samples structure used a scanning electron microscope JEOL 6390LV. The phase analysis was performed on the X-ray diffractometer company “Bruker” in the emission of copper. It is shown that the mass transfer titanium aluminum atomic clusters directional flow at a rate of at least 35 m / s occurs. Intermetallic phases formed in the contact zone during mechanochemical reactions occurring at the interface of Ti and Al. Processes of structure formation under explosion welding are explained from the standpoint of an abnormally rapid directional mass transfer under conditions of stress, creating a lattice curvature.

Журнал: Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева

Выпуск журнала: Т. 18, № 1

Номера страниц: 205-210

ISSN журнала: 18169724

Место издания: Красноярск

Издатель: Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева

• Носков Ф.М. (Сибирский федеральный университет)
• Квеглис Л.И. (Сибирский федеральный университет)
• Мали В.И. (Институт гидродинамики имени Лаврентьева СО РАН)
• Лесков М.Б. (Сибирский федеральный университет)
• Захарова Е.В. (Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)