автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.01, диссертация на тему:Формирование структуры и микромеханических свойств сваренных взрывом титано-алюминиевых слоистых металлических и интерметаллидных композитов

На правах рукописи Жоров Антон Николаевич

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СВАРЕННЫХ ВЗРЫВОМ ТИТАНО-АЛЮМИНИЕВЫХ СЛОИСТЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И ИНТЕРМЕТАЛЛ ИД11ЫХ КОМПОЗИТОВ

Специальность 05.02.01 Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгогра^2006

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение н композиционные материалы» Волгоградского государственного технического университета

ртаучный руководитель — Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Трыков ГОрнП Павлович.

Официальные оппоненты — Заслуженный работник высшей школы РФ,

Ведущая организация — ОАО «Всероссийский Iтучно - исследовательсюи!

Защита состоится « » декабря 2006 г. в 10:00 на заседании диссертационного совета Д 212.28.02 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пр. Ленина, 28, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат диссертации разослан 2006 г.

Ученый секретарь

доктор технических наук, профессор Коб ел ев Анатолий Германович, кандидат технических наук Теллова Наталья Ивановна.

и коиструкторско -технологический инсл пут оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности», г. Волгоград.

диссертационного совета

Кузьмин С.В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Применение тшано-алюминневьгх слоистых композиционных материалов (СКМ) в изделиях ответственного назначения авиационной и ракетно-космической техники, оборудовании нефтехимических производств предъявляет повышенные требования к их служебным характеристикам.

Разработанные процессы сварки обеспечивают получение слоистых композитов с качественным соединением слоев и требуемыми физико-механическими характеристиками. Однако полученные слоистые заготовки, как правило, являются полуфабрикатами, подвергающимися дальнейшим технологическим переделам. Исследованию процессов деформирования разнородных металлов посвящены работы Г. Э. Аркулнса, Е. И. Астрова, А. А. Быкова, Н. П. Громова, С. А. Голованенко, П. Ф. Засухи, А. Г. Кобслева, В. К. Короля, П. И. Налуиь на, в которых авторами, в основном, рассматривались возможности получения композиционных материалов и остались недостаточно изученными вопросы влияния термических и деформационных воздействий на структуру и свойства СКМ. Продолжение исследований в этой области является актуальным как в научном, так и практическом плане.

Кроме того, в тнгано-алюминиевых СКМ, состоящих из металлов, образующих химические соединения при взаимодействии, механическая неоднородность может дополняться структурной за счет образования при нагревах новых составляющих с резко отличающимися от основных металлов свойствами - шггерметал-лндных соединений (TijAl, TÍA), TÍAlj). Существующие сведения о кинетике формирования диффузионных прослоек в металлических композиционных материалах, в том числе тшано-алюминиевых, опубликованы в работах Л. Н. Ларн-кова, В. И. Лысака, II. О. Пашкова, В. Р. Рябова, В. С Сздыха, Ю. 1L Т рыкова, В. М. Фальченко, Д. А. Фрилляцда и др. Авторами показано, что в большинстве случаев наличие шперметашщдных прослоек негативно влияет на свойства конструкционных КМ, значительно снижая прочность соединения слоев, деформируемость материала и другие служебные характеристики. Продолжение исследований в этой области, с учетом накопленного опыта, обусловлены необходимостью получения способов прогнозирования и контроля свойств применяемых композиционных изделий после различных видов воздействий.

С датой стороны актуальным направлением в современном материаловедении является создание жаропрочных материалов с повышенными служебными свойствами - слоистых ингермегаллндных композитов (СИК), в которых шттер-металлиды играют роль упрочняющего компонента. В Волгоградском государственном техническом университете разработаны комплексные технологии получения СИК на основе сочетаний Cu-Al, Fe-H, Fe-A), Mg-Al. Однако применение существующих комплексных технологий получения СИК к системе TÍ-A1 осложняется рядом трудностей, требующих дальнейших исследований

диффузионных процессов в тнтано-алюминиевых соединениях._

Автор выражает искреннюю благодарность к т.н., доценту Гуревичу Леониду Моисеевичу за участие е формировании направления и методологической подготовке исследований и помощь, оказанную при анализе их научной новизны.

Актуальность работы подтверждается выполнением ее в рамках Межотраслевой программы сотрудничества Министерства образования Российской Федерации и Министерства обороны Российской Федерации (проект «Разработка научных основ и комплексных технологий изготовления нового класса конструкционных материалов — слоистых интерметаллидных композитов для повышения служебных характеристик высоконагруженных конструкций оборонной техники») и Научно-технической программы «Развитие научного потенциала высшей школьго (проект «Развитие исследований в области оптимизации тегогофизических характеристик функциональных слоистых интерметаллидных композитов для теплозащитных конструкций и высокоточной измерительной техники»).

Цель к задачи работы. Целью диссертационного исследования является разработка методов получения титано-атоминпевых слоистых металлических и интерметаллидных композитов (СМК и СИК) на базе определения закономерностей формирования структурно-механической неоднородности с учетом температурно-временных и деформационных факторов.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Исследование эффекта «локального» разупрочнения ОШЗ свариваемого взрывом композита ОТ4-АД1—АМгб с обоснованием необходимости его учета при расчете прочности СКМ.

2. Исследование влияния условий деформирования на структуру и мик-ромеханическне свойства сваренного взрывом титано-алюминиевого композита.

3. Изучение диффузионного взаимодействия между титаном и алюминием, выявление кинетики и параметров процессов зарождения и роста интерметалл идов, а также получение аналитических зависимостей, позволяющих рассчитывать их толщину для контроля служебных характеристик композиционных материалов и изделий.

4. Разработка эффективных методов получения слоистых интерметаллидных титан о-алюминиевых композитов с повышенным содержанием интерметалл идной фазы на базе исследования диффузионного взаимодействия титана и алюминия.

Научная новизна работы заключается в раскрытии механизма ускорения диффузии в сваренных взрывом титано-алю минневых композитах в результате перехода от твердофазного к жидкофазному взаимодействию компонентов, что приводит к более интенсивному формированию на их меж-слойных границах диффузионных высокотвердых прослоек с заданными толщиной и объемным содержанием ннтермегаллидов н способствует реализации повышенных жаропрочных и теплофизических свойств в сочетании с высокой удельной прочностью слоистых интерметаллидных композитов.

1. Выявлено, что структура сформировавшегося в результате жидкофазной диффузии слоя представляет собой дисперсные ннтерметалтщкые включения Т1А13 в матрице из твердого раствора на основе алюминия.

2. Показано, что процесс диффузионного взаимодействия титана с жидким алюминием состоит из трос этапов: «начальная стадия» — малоактивный рост ин-терметаллидной прослойки на границе Т1-А1; «стадия роста» — интенсивное образование дисперсных ингерметаллидных частиц Т|А1з в результате реакции на грашще с -планом и рост пнтермегаплщшого слоя с постоянным доя данной температуры содержанием "ПАЬ; «стадия насыщения» - увеличение объемного содержания фазы ИЛЬ в интерметаллндном слое.

3. Установлено, что формирование диффузионного слоя определяется соотношением скоростей гетерогенных и гомогенных реакций, зависящих от температуры термообработки, увеличение которой приводит к сокращению продолжительности трех основных стаций взаимодействия, ускорению роста ин-терметалшщного слоя и снижению объемного содержания в нем интерметал-лпадИАЬ.

Практическая значимость работы. Результаты исследований твердофазной диффузии в плано-алюминиевых СКМ позволили разработать комплексные технологии производства;

тонколистового биметалла титановый сплав ОТ4 — алюминий АД1 .для антн-обледенительных систем летательных аппаратов по двум вариантам, обеспечивающим получение тонколистовых слоистых КМ титановый сплав ОТ4 — алюминий АД1, равнопрочных алюминию;

трубчатых тигано-алюминневых переходников, включающую сварку взрывом трехслойного СКМ ОТ4-АД 1 -АМгб и последующую глубокую вытяжку стаканов с вырезкой из них переходников, что обеспечивает экономию металла по сравнению с изготовлением переходника из толстолистовых композиционных плит.

На основе исследований кинетики жидкофазной диффузии предложены новые технологические схемы производства слоистых ингерметаллидных композитов с требуемым объемным содержанием интерметаллидов и разработан комплексный технологический процесс получения тишно-алюминиевых слоистых ингерметаллидных КМ с повышенным термическим сопротивлением, защищенный патентом РФ.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Слоистые композиционные материалы» (Волгоград 2001), «Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ) - 2004» (Волгоград 2004), "Современные технологии и материаловедение" (Магнитогорск 2004), всероссийской научно-технической конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве» (Камышин 2004 - 2006), научно-практических конференциях студентов и молодых ученых Волгограда и Волгоградской области (Волгоград 2002 - 2006), ежегодных научно-технических

конференциях Волгоградского государственного технического университета (Волгоград 2002 - 2006).

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 18 печатных работ, в т.ч. б статей в ведущих рецензируемых изданиях, получен 1 патент на изобретение.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цепь исследования, раскрыта структура и общее содержание диссертации.

В первой главе на основе литературных данных рассмотрены области применения и основные способы получения титано-алюминиевых слоистых композитов. Приведены существующие данные о диаграмме состояния, основных интерметаллидных соединениях и взаимной растворимости в двух-компонеытной системе Ti-Al и показано, что данная система до сих пор недостаточно изучена, а по отдельным параметрам взаимодействия компонентов у разных авторов существуют значительные расхождения. Основным направлением ранее проводимых исследований являлось изучение возможности получения слоистых композитов совместной прокаткой разнородных металлов, при этом авторами, как правило, решалась конкретная задача или выявлялась общая картина деформации. Показано, что важные вопросы, касающиеся влияния технологических переделов на диффузионную активность соединяемых слоев практически не изучены, а имеющиеся сведения разрознены или носят частный характер.

Установлено, что ранее разработанные комплексные технологии производства слоистых интерметаллидных композитов систем Cu-Al и Fe-Ti применительно к получению титан о-алюминиевых СИК оказались неэффективными и потребовали дополнительных исследований.

На основе проведенного литературного обзора сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе выбраны материалы, конструкция и геометрия композиционных тнтано-алюминиевых образцов, а также применяемые в исследованиях параметры силового и температурного воздействия на С КМ. Описаны используемые методики оценки деформации составляющих КМ, микромеханических испытаний, металлографического и рентгеноструктур-ного анализов основных слоев и зон диффузионного взаимодействия, способы статистической обработки полученных результатов. Указаны характеристики применяемого исследовательского оборудования.

Деформирование образцов KM ОТ4—АД 1 -АМгб осуществляли на универсальной гидравлической машине УММ-10 по трехточечной либо консольной схеме с реализацией на границе соединения ОТ4—АД1 продольных деформаций растяжения или сжатия. Распределение остаточной продольной

деформации 5 рассчитывали по результатам измерения параметров прямоугольной координатной сетки, предварительно нанесенной на полированную боковую грань образцов.

Металлографические исследования композиционных титано-алюмнниевых образцов выполняли на модульном моторизованном оптическом микроскопе Olympus ВХ-61 с цифровой фиксацией микроструктур компонентов КМ при увеличениях х(50 - 1000). Измерение параметров структуры исследуемых КМ осуществляли путем обработки цифровых фотографий на ПЭВМ «Pentium IV» . с использованием программы «AnalySIS» фирмы Soft Imaging System Gmbh.

Микромеханические свойства исследуемых композитов после термосиловых воздействий оценивали по результатам измерения микротвердости по ГОСТ 9450-76 на микротвердомере ПМТ-3.

Рекггеноструктурные исследования проводили на универсальном ди-фрактометре ДРОН-3 в характеристическом излучении К„Си с использованием Ni-фильтра для исключения Кр-излучения. Параметры тонкой структуры компонентов титано-алюминиевого композита ОТ4-АД1-АМгб изучали после сварки взрывом, изгиба с различной величиной деформации 5, а также после термообработки деформированных образцов. Послойную рентгеновскую съемку выполняли на разных удалениях от границы ОТ4-АД1 с шагом от 0,05 до 0,5 мм. Фазовый состав интерметаллидной прослойки и дисперс-ноупрочненного интерметаллидного слоя, образующихся при диффузионном взаимодействии титана с алюминием в твердой и жидкой фазах, определяли рентгеноструктурным анализом с использованием таблиц ASTM.

Диффузионные процессы исследовали в условиях твердофазного взаимодействия титана и алюминия в KM ОТ4—АД!-АМг6 при температурах 560, 590 и 630 °С и жндкофазного (с расплавлением алюминия) при нагреве композитов ВТ1-0 - АД1 и ВТ1-0 - АД1 -ВТ1-0 до 675, 700 и 750 °С.

С целью повышения достоверности результатов исследований проводилась статистическая обработка экспериментальных данных,

В третьей главе представлены результаты исследования влияния деформационных и термических воздействий на микромеханические свойства, кинетику твердофазной диффузии и параметры тонкой структуры слоистого композита ОТ4-АД1-АМг6.

Максимальная величина реализованных деформаций сжатия зоны соединения ОТ4-АД1 составляла 1,7 %, деформаций растяжения -17,5 %.

В ходе экспериментов на примере титаио-алюминиевого композита ОТ4-АД1-АМгб показано, что при деформировании слоистых КМ с компонентами, резко различающимися по свойствам, формирование зон растягивающих и сжимающих пластических деформаций в материале значительно отличается от аналогичного при деформировании монометаллов и зависит от соотношения механических характеристик и толщин слоев КМ.

Распределение микротвердости по толщине слоев композита после сварки взрывом имело традиционный характер с ее повышением по мере приближения к ОШЗ, где упрочнение составляло в сплаве ОТ4 — 12%, алюминии

АД1 — 20%, сплаве АМгб — 7% по сравнению со средней твердостью по толщине соответствующих слоев (рис. I, кривая 1).

ОТ4

АД1

I 2400

2200

О 0.2 0.4 0,6 0,8 1,0 " расстояние от границы с АД1,мм

АМгб

380

1350

О 0,3 0,6 0.9 1,2 1,5 расстояние от границы с ОТ4,мм

Рисунок 1. Изменение микротвердости сваренного взрывом композита ОТ4-АД1-АМгб (1) после изгиба к последующего разгиба (2-4) с деформацией границы ОТ4-АД1 5 - 1,7, 0,8 и 0,1%, соответственно

1,0 1,5 2,0 2,5 3.0 3,5 расстояние от границы о ОТ4,мм

Деформация изгиба композиционных образцов привела, в основном, к повышению и перераспределению уровня микротвердосгн компонентов КМ, внося дополнительную механическую неоднородность к уже существующей в композите после сварки взрывом в виде упрочненных околошовных зон. Однако изгиб с реализацией деформации сжатия околошовной зоны 2 до 2 % с последующим разгибом до исходного состояния приводил к локальному разупрочнению ОШЗ, максимально проявляющемуся на расстоянии около 0,2 мм от границ соединения (рис. 1). Величина разупрочнения составляла в сплаве ОТ4 — 5-2 %, в алюминии — 10-15 %, и в сплаве АМгб - 5-6 % по сравнению с исходной твердостью после СВ. Явление локального разупрочнения ОШЗ в исследуемой композиции, обнаруженное ранее при изгибе и растяжении титано-стальных и прокатке титано-алюминиевых слоистых металлических композитов, необходимо учитывать при расчете прочности композиционных узлов и конструкций.

Нагрев титано-алюминиевого композита ОТ4-АД1-АМг6 до 560 "С в течение 2 н 3 часов оказал неоднозначное влияние на микромеханические свойства его составляющих: так микротвердость алюминия АД1 и сплава АМгб снизилась на 30-50 % - до уровня твердости этих сплавов в отожженном состоянии, в то время как в титановом сплаве ОТ4 снижение твердости произошло на 8-10 %.

Результаты ренггеноструктурных исследований сваренного взрывом и деформированного титано-алюмнниевого композита показали, что наибольшие изменения параметров тонкой структуры после СВ и деформирования изгибом в зоне минимальной (5 до 0,5 %) и максимальной деформации (8 от 15 до 29%) наблюдались в околошовных зонах титанового сплава ОТ4 и алюминия АД1 на удалении до 0,5 мм от границы соединения ОТ4-АД1. Физическое уширение дифракционных линий кристаллических решеток ОТ4 и алюминия АД1 обусловлены микронапряжениями II рода. Нагрев деформированных образцов при 560 "С привел к значительному снижению микродеформаций ячеек кристаллической решетки сплава ОТ4 (в 3-5 раз) и алюминия АД1 (практически до нуля).

4ч 8ч

Рисунок 2. Сплошная ннтерметаллианая прослойка ПАЬ на границе соединения ОТ4-АД1 после отжига при 630°С (х 500)

Влияние температурно-временных факторов на образование и рост интерметалл ищшй прослойки на границе "П-А1 в условиях твердофазной диф-

фузии исследовали при нагревах композита ОТ4-АД1 -АМгб до температур 560,590 и 630 °С Рост сплошного интерметаллидного слоя на границе *П-А1 (рис. 2) происходил относительно медленно, а максимальная его толщина составляла в среднем 2,5, 3,5 и 14 мкм после нагрева в течение 16 часов при 560,590 и 630°С, соответственно (рис. 3).

Влияние температуры (1, °С) на

латентный период (тл) образования

560°С 0,63

590°С 0,50

630°С 0,38

0 2 4

Рисунок 3. Зависимость изменения латекпю-пз периода т„ образования нтерметаллщщой прослойки и ее толщины Ь на границе соеди-- а, ,л „ -А <е ю нения ОТ4-АД1 от времени отжига при 'время^ Ч 560 0X 590 (2) и 630 °С(3)

На основе результатов исследований предложена математическая модель диффузионного процесса, описывающая зарождение и рост интерметаллндной прослойки на границе ОТ4-АД1 в диапазоне температур 560 -590 °С, позволяющая назначать безопасные температурно-временные условия технологических нагревов композитов:

Аг = 1128,2бехр(-1"51%г).[г_з1б73ехр(4442^/Д ^

где Л — толщина интерметаллндной прослойки, мкм; т — время нагрева, с; Т— температура, К; Д= 8,31 Дж/гмоль.

Установлено, что реализованная при изгибе композита пластическая деформация 8 зоны соединения ОТ4-АД1 величиной от -1,7 до +17,5% практически не влияет на кинетику зарождения и роста интерметаллндной прослойки в процессе высокотемпературных нагревов.

Построена температур но-временная зависимость образования интерме-таллидов в титано-алюмнниевых соединениях (рис. 4} с учетом их влияния на прочностные свойства СКМ. На графике выделены три области: безопасные нагревы, при которых ннтерметаллнды не образуются, допустимые нагревы с толщиной ннтерметаллидной прослойки до 2 мкм, не приводящей к снижению прочности соединения слоев, и опасные нагревы, при которых толщина интер металлндо в превышает допустимую величину 2 мкм, что значительно снижает прочностные свойства титано-алюмнниевых соединений.

I безопасные нагревы

I \ ! I I ■ -

I 1 I I ■ 1 ■ — ! I I

О 2 4 б 8 10 12 14 время, ч

Рисунок 4. Температурно-врсмснная зависимость образования ннтерметаплндов в тнтано-алюминиевых СКМ: I - зона безопасных нагревов (шттерметаллндов нет); 2 — зона допустимых нагревов (толщина интернеталл идов < 2 мкм); 3 — зона недопустимых нагревов (толщина интерме-таллцдов > 2 мкм)

Обобщение результатов исследований твердофазной диффузии показало, что низкая скорость роста ингерметаллидов в титано-алюмнниевых композитах не позволяет эффективно применять существующие комплексные технологии для получения титано-алюминневых СИ К с объемным содержанием интерметаллидов до 20 — 60 %. Для решения этой задачи была разработана новая комплексная технология получения титано-алюмнниевых СИК с требуемым объемным содержанием ингерметаллидов, предусматривающая осуществление термообработки титано-апюминневых СКМ, формирующей интерметаллнд-ные слои в условиях жидкофаз-ного диффузионного взаимодействия титана и алюминия.

В четвертой главе изучено влияние температурно-временных факторов на кинетику диффузионного взаимодействия титана с расплавом алюминия в слоистых материалах ВТ1-0-АД1 н ВТ1-0-АД1-ВТ1-0, а также структуру и фазовый состав образовавшихся интерметашшдных композитов.

Установлены закономерности процесса формирования структуры диффузионного слоя (рис. 5), заключающегося в зарождении в зоне контакта металлов тонкой интерметаллидной прослойки, которая после определенного периода начинает активно проникать вглубь титана, растворяя его поверхностный слой с выделением дисперсных интерметалл идя ых частиц ИАЬ в расплав. Выделяющиеся частицы Т1А13 формируют диффузионный слой, который за счет постепенного увеличения своей толщины заполняет весь объем расплавленного алюминия. После его заполнения одновременно продолжается рост толщины диффузионного слоя (за счет растворения титана) и происходит увеличение содержания в нем интерметаллида У* до полного исчезновения алюминиевой фазы.

В процессе формирования диффузионного слоя при жндкофазном взаимодействии титана и алюминия можно выделить три этапа (рис. 6): «начальная стадия» — малоактивный рост интерметаллидной прослойки на границе *П-А1; «стадия роста» — интенсивное увеличение толщины диффузионного слоя с постоянным для данной температуры содержанием дисперсных частиц интерметалл ида "ПА13; «стадия насыщения» — увеличение объемного содержания фазы Т|А1з в диффузионном слое.

Рисунок 5. Структура композита ВТ1-0-АД1 после отжига при 700 "С ("500)

Установлено, что в результате взаимодействия титана с расплавом алюминия формируются диффузионные слои, толщины которых на однн-два порядка превышают толщины интерметалл идных прослоек при твердофазной диффузии. Структура диффузионного слоя матричная на базе твердого раствора на основе алюминия с дисперсными ннтерметаллиднымн включениями. Рентгенофазовый анализ показал, что дисперсная фаза, возникающая на всех стадиях жндкофазного диффузионного взаимодействия титана и алюминия при температурах 675,700 и 750 °С, является интерметаллидом Т!А1;.

Изменение объемного содержания интерметаллидной фазы в диффузионном слое в процессе отжига при разных температурах показано на рис. 7. В «начальной стадии» заметных изменений содержания интерметаллидов в расплаве не происходило; в «стации роста» наблюдалось постепенное увеличение содержания фазы ИАЬ в алюминии до постоянной для каждой температуры нагрева величины: 80, 60 и 50 % при 675, 700 и 750 °С, соответственно; в «стадии насыщения» содержание интерметаллидов увеличивалось одновременно во всем объеме диффузионного слоя.

675'С

700 *С

60 .120 ISO 240 ЗШ 360 420

время, мин

750'С

«

600 500 ! 400 300

■100 о

• г

J- ■ : i ' í

^ ,2

vj.

60 120 180 240

: время, мин :

300

Рисунок б. Кинетика роста ингерметаллидного слоя и растворения титана при разных температурах: ] - дисткрсноупрочненный илерметаллиа-ный слой; 2- растворенный слой титана

30 60 90 120.ISO 160 210 время, мин

На примере трехслойного композита ВТ1-0 — АД1 — ВТ1-0 показано (рис. 8), что процесс формирования и параметры диффузионных слоев на каждой из границ соединения многослойных тигано-алюмнниевых КМ происходит практически одинаково и не зависят от количества исходных слоев и их пространственной ориентации.

Измерения мнкротвердосги показали (рис. 9), что существенные изменения микромеханических характеристик ннтерметаплндного слоя происходят при объемном содержании дисперсных частиц Т)А1) в алюминиевой матрице свыше 40-50 %.

«75 ч;

700 *С

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 толщина, мм

1 - 120 мин; 2 - 150 мин; 3-180 мин; 4-210 ми»; 5 - 240 мин; 6 - 360 кии

750 *С

О 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 толщина, мм

1-30мнн; 2-60 ннн; 3-90ниц4- 120мнн; 5 -150 мин; 6 -180 нкн

¿51001

О 0.1 0,2 0,3 0,4 0.5 толщина, мм

1- 90мин;2- 135инн;3-150инн; 4- 180мни, 5-210 ннн; 6 - 240 мня

Рисунок 7. Изменение объемного содержа* нкя иктерметшшидных включений У^ по толщине диффузионного слоя

Рисунок 8. Структура композита ВТ1-0 - АД1 - ВТ1-0 после отжига при 700 °С (*500) в течение: а-2ч, б-З ч

1 |Т1АЬ) 1

! - I -тй

.......... 1" ■"Т ! А? ........т 4/ ........\у^у.............

• [

Шт.-.

О 20 40 60 60 100

содержание Т1А1з (Уоб). %

Рисунок 9. Изменение мнкротвердо-сти диффузионного слоя в зависимости от содержания ИЛЬ

Результаты исследования кинетики процессов жидкофазного диффузионного взаимодействия в титано-алюминиевых СКМ и свойств получаемых ингерме-таллидных композитов показали целесообразность применения комплексных технологий с термической обработкой при температурах выше температуры плавления алюминия для получения слоистых икгерметаллндных композитов с объемным содержанием шггерметашпщной фазы до 20 — 60%.

В пятой главе на базе проведенных исследований разработаны конструктивные схемы и комплексная технология (рис. 10) получения титано-апюминиевых слоистых интерметаллидных композитов из чередующихся слоев титана, обеспечивающих прочность и пластичность при нормальных температурах, и интерметаллида (Т)А1з), как упрочняющего компонента, повышающего жаропрочные свойства. Разработанная комплексная технология включает сварку слоистых композитов, обработку давлением и высокотемпературную обработку. Операция сварки слоев может выполняться путем совместной прокатки или при помощи энергии взрыва. Обработка давлением применяется как формообразующая операция для придания получаемым изделиям требуемой формы и размеров. Высокотемпературная обработка формирует в структуре композитных заготовок интерметащщцные слои в процессе твердофазной или жидкофазной диффузии, придающие материалу требуемые механические, жаропрочные и теплофизические свойства.

На основе исследований жидкофазной диффузии разработан защищенный патентом РФ 2255849 способ получения тигано-алюминиевых слоистых КМ с теплозащитной иитерметалпидной прослойкой, включающий сварку взрывом листовых заготовок титана и алюминия, термообработку сваренных пакетов при температурах, превышающих температуру плавления алюминия, н обжатие с одновременной кристаллизацией алюминиевого расплава для придания нужной формы и необходимых свойств получаемым композитам с теплозащитной нн-терметаллндной прослойкой.

Разработан комплексный технологический процесс получения трубчатых титано-алюминиевых переходников, включающий сварку взрывом трехслойного

КМ ОТ4-АД1-АМг6 и последующую глубокую вытяжку стаканов с механической вырезкой из них готовых переходников. Преимуществом предложенного технологического процесса является проведение сварки взрывом более технологичных плоских, а не трубчатых заготовок, и значительная экономия металла по сравнению с вырезкой переходника из сваренных тол (полистовых композиционных плит, т.е. повышение коэффициента использования металла (КИМ).

Рисунок 10. Схема комплексного технологического процесса изготовления тягано-алюминиевых слоистых ингерметаялщшых композитов

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

3. Установлено наличие эффекта «локального разупрочнения» околошовных зон (ОШЗ) ОТ4 до 8 %, алюминия до 15% н сплава АМгб до 6% при изгибах с деформацией до 2 — 7 % и последующих разгибах до исходного состояния С КМ ОТ4-АД1-АМгб. Ренттеноструктурные исследования показали существенное уменьшение физического уширения в ОШЗ на расстоянии до 0,5 мм от границы соединения титанового и алюминиевого слоев после пластической деформация (5 = 0,5 %) по сравнению с состоянием после сварки взрывом. В зоне максимальных деформаций (8 " 17,5 %) структурные искажения в ОШЗ титана увеличились, однако их уровень остался ниже исходного значения после СВ. В алюминии АД1 максимальные искажения кристаллической решетки после СВ наблюдались на удалении 0,5 мм, а после деформации величиной до 17,5 % - на удалении 0,1 мм от границы ОТ4—АД 1.

Исследования показали, что пластическая деформация зоны соединения ОТ4-АД1 от 1,7 до 17,5 % не влияет на кинетику зарождения и роста интерметалл ндной прослойки, состоящей, в основном, из *ПА13. Получена математическая модель диффузии, описывающая зарождение и рост шггерметаллидноЙ прослойки в диапазоне температур 560 — 590 °С с погрешностью не более 5 % и

1. позволяющая назначать безопасные темперэтурно-временные условия технологических нагревов композитов и прогнозировать свойства изделий из них в процессе эксплуатации,

2. Экспериментально установлено, что в результате взаимодействия титана с расплавом алюминия при термообработке композитов ВТ1-АД1 и ВТ1-АД1-ВТ1 структура сформировавшегося диффузионного слоя является матричной с дисперсными иитермегаллидиыми включениями HAI} в твердом растворе на основе алюминия, а полученные толщины этих слоев многократно превышают толщины интерметаллшшых прослоек после термообработки данных КМ в условиях твердофазной диффузии. Процесс диффузионного взаимодействия титана с жидким алюминием можно разделить на три характерных этапа: «начальная стадия» — малоактивный рост интерметаллвдной прослойки на границе ТьА1; «стадия роста» — интенсивное образование дисперсных ингерметаллндных частиц TiAlj в результате реакции на границе с титаном и рост интермегаллидного слоя с постоянным дня данной температуры содержанием *ПАЬ; «стадия насыщения» — увеличение объемного содержания фазы TiAlj в ингерметаллндном слое.

4. Решгеноструктурным анализом доказано, что основной фазой, образующей при жцдкофазном диффузионном взаимодействии титана и алюминия дисперсный интерметаллидный слой, является интерметаллид TiAlj. Существенные изменения микромеханических характеристик интермегаллидного слоя происходят при объемном содержании V^ в нем дисперсных частиц TiAlj свыше 40-50 %.

5. Показано, что структура формирующегося диффузионного слоя при взаимодействии титана с расплавом алюминия определяется соотношением скоростей гетерогенных и гомогенных реакций, зависящих от температуры термообработки. Увеличение температуры приводит к уменьшению продолжительности трех основных стадий взаимодействия, ускорению роста интермегаллидного слоя и снижению объемного содержания V,s в нем икгерметал-лцда TiAlj (У„б составляло около 80, 60 и 50 % при 675, 700 и 750 "С, соответственно). В многослойных титано-алюминиевых КМ кинетика формирования и структура интермегаллидного слоя практически одинакова на каждой из границ соединения.

6. На основе результатов проведенных исследований твердофазной диффузии в тишю-алюминиевых СКМ разработаны комплексные технологии производства;

тонколистового биметалла титановый сплав ОТ4 - алюминий АД1 для анш-обяедеютгельных систем летательных аппаратов по двум вариантам (сварка взрывом пластин необходимой толщины либо сварка взрывом и последующая прокатка заготовок до нужных размеров), обеспечивающая получение тонколистовых слоистых КМ титановый сплав ОТ4—алюминий АД1, равнопрочных алюминию;

трубчатых титано-алюминиевых переходников, включающая сварку взрывом трехслойного СКМ ОТ4-АД1-АМг6 и последующую глубокую вытяжку стаканов с механической вырезкой из них готовых переходников, обеспечивающая экономно металла по сравнению с вырезкой переходника из сваренных тол-сголнстовых композиционных плит.

7. На основе исследований кинетики жидкофазной диффузии предложены новые технологические схемы производства слоистых интерметаллшдаых композитов и разработан комплексный технологический процесс получения тигано-алюминиевых слоистых КМ с теплозащитной интерметашшдной прослойкой с повышенным термическим сопротивлением, защищенный патентом РФ.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Влияние деформации изгиба на кинетику диффузии в сваренном взрывом композите ОТ4-АД1—АМгб. / Ю.П. Трыков, Л.М. Гуревич, АЛ. Жоров, Д.Н. Гурулев // Перспективные материалы. —2003. —№ б.-С. 76-80,

2. Особенности деформирования и кинетика диффузии в сваренном взрывом тигано-алюминиевом композите. / Ю.П. Трыков, Л.М. Гуревич, А.Н. Жоров, В Д. Рогозин // Физика и химия обработки материалов. - 2004. - № 3. - С. 50-54.

3.Трыков, Ю.П. Диффузионные процессы в сваренных взрывом титано-алюминиевых соединениях / Ю.П. Трыков, Л.М. Гуревич, А.Н. Жоров // Конструкции из композиционных материалов.—2005.—№2.— С. 19-23.

4.Титано-алюминиевый композит, полученный сваркой взрывом. / В.Н. Арисова, Ю.П. Трыков, Л.М. Гуревич, А.Н. Жоров // Технология металлов. — 2005.-№8.-С. 39-42.

5. Effect of bending deformation on the kinetics of diffusion in tbe explosive-welded OT4-AD1 -AMg6 composite. / Yu. P. Trykov, LJvL Gurevich, A.N. Zhorov, D.N. Gu-ralev И Journal of Advanced Materials. - 2003. - Vol.l 0, № 6.- C. 570-575,-Англ.

6. Диффузионное взаимодействие в тигано-алюминиевом биметалле ВТ1— АД1 в присутствии жидкой фазы. / Ю.П. Трыков, Л.М. Гуревич, АЛ. Жоров, В.Н. Арисова // Изв. ВолгГТУ. Сер. Материаловедение и прочность элементов конструкций: межвуз. сб. науч. ст./ВолгГТУ. —2005.—Вып. 1,№3.— С. 9-12.

7. Особенности деформирования при изгибе механически неоднородного тита-но-алюминиевого композита / Ю.П. Трыков, Л.М. Гуревич, Д.Н. Гурулев, АЛ Жоров // Слоистые композиционные материалы -2001: тез. докл. междунар. конф. Волгоград, 24-28 сентября 2001 /ВолгГТУ и др.- Волгоград, 2001 - С. 127-128.

8.Получение трубчатых титано-алюминиевых переходников из сваренных взрывом композитов. / Ю.П. Трыков, Л.М. Гуревич, ДЛ. Гурулев, АЛ. Жоров //Композиты - в народное хозяйство России. Композит-02: труды. Международной научно-технической конференции / Алтайский гос. технический университет и др.—Барнаул, 2002. — С. 74-76.

9. Гуревич, Л.М. Диффузионное взаимодействие в тигано-алюминиевом композите после изгиба / Л.М. Гуревич, АЛ. Жоров // Прогрессивные технологии в обучении и производстве: матер. II Всерос. конф, г.Камышнн, 20-23 мая 2003 гУ Камышин, технол. ин-т. (филиал) ВолгГТУ и др.—Камышин, 2003.—Т.1- С. 187.

10. Влияние деформации на кинетику диффузии и мнкромеханические свойства композита ОТ4-АД1-АМгб. / Ю.П. Трыков, Д.В. Проничев, А.Н. Жоров, Л.М. Гуревич // Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков: сб. ст. VIII Междунар. научн.-техн. конф., Пенза, 2830.05.03 / Пензен. гос. ун-т и др.- Пенза, 2003. - Часть 1, -С. 359-362.

11. Особенности распределения деформации и микротаердосги в сваренном взрывом тигано-алюминиевом композите ОТ4-АД1-АМгб после изгиба. / ЮЛ. Трыков,

JI.M. Гуревич, АЛ. Жоров, Д.В. Проничев // Современные технологии и материаловедение: международный сборник научных трудов / Магннтогор. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова и др. - Магнитогорск, 2004. - Вып. 2. - С. 182-186.

12.Изменение микромеханическнх характеристик при изгибе сваренного взрывом титано-алюминиевого композита. / Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, Д.Н. Гурулев, А.Н. Жоров // Металловедение и прочность материалов: межвузовский сборник научных трудов / ВолгГТУ. — Волгоград, 2003. - С. 36-42.

13.Гуревич, JI.M. Кинетика диффузии в деформированном титано-алюминиевом композите / Л.М. Гуревич, Ю.П. Трыков, А.Н. Жоров //Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ)-2004: сб. науч. тр, Междунар. науч. конф., Волгоград, 20-23.09.04 /ВолгГТУ и Др.-Волгоград, 2004,- Т.Н. - С. 92-93.

14.Уравнение диффузии в титано-алюминиевом композите с учетом темпе рагурно-силовых факторов. / А.Н. Жоров, Л.М. Гуревич, Ю.П. Трыков, С.С. Половинко // Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ) — 2004: сб. науч. тр. Междунар. науч. конф., Волгоград, 2023.09.04 /ВолгГТУ и др.-Волгоград, 2004,- Т.П.- С 120-121.

15.Влияние условий деформирования на структурно-механическую неоднородность титано-алюминиевого композита, / Ю.П. Трыков, Л.М. Гуревич, А.Н. Жоров, С.С Половинко // Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ) — 2004: сб. науч. тр. Междунар, науч. конф., Волгоград, 20-23.09,04 /ВолгГТУ и др.-Волгоград, 2004,-Т.П.- С. 247-248.

16.Диффузия в тэтано-алюминиевом композите, полученном с помощью комплексной технологии. / Ю.П. Трыков, ЛЛ1. Гуревич, А.Н. Жоров, Bü. Арисова // Инновационные технологии в обучении и производстве: матер. III Всерос. конф., г. Камышин, 20-22 апреля 2005 г. / КТИ (филиал) ВолгГТУ и др. - Камышин, 2005.- Т.2. - С. б 1-62.

17. Комплексные технологии получения тонколистового титано-алюминиевого композита. / Ю.П. Трыков, Л.М. Гуревич, А.Н. Жоров, Д.В. Проничев, C.B. Клочков // Инновационные технологии в обучении и производстве: матер. III Всерос. конф., г. Камышин, 20-22 апреля 2005 г. / КТИ (филиал) ВолгГТУ и др. - Камышин, 2005 - Т,2. - С. 62-63.

18.Способ получения композиционного материала алюминий-титан: Пат. 2255849 Российская федерация, МКИ 7 В 23 К 20/08, В 32 В 15/01. / ЮЛ. Трыков, С.П. Писарев, JI.M. Гуревич, В Р. Шморгун, А.Н. Жоров, СЛ. Абра-менко, C.B. Крашенинников; ВолгГТУ. - 2005

Личный вклад автора

В представленных работах, выполненных в соавторстве с научным руководителем н другими исследователями, автором получены и обобщены экспериментальные данные о распределении деформации изгиба и ее влиянии на микромеханические свойства композита 0Т4-АД1—АМгб [1, 2, 5, 7, 10—12, 15]; проведены рентгеновские исследования параметров тонкой структуры и фазового состава титано-алюминиевых КМ после деформационных и термических воздействий [3,4, б, 16]; исследованы твердофазные [1—3, 5, 7, 9, 10, 13, 14, 16, 17] и жидкофазные [б, 18] диффузионные процессы в титано-алюминиевых КМ; разработаны комплексные технологии получения титано-алюминиевых слоистых композитов [6,8,16-18].

Подписано в печать ¿й И. 2006г. Заказ № Ш Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0 Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета.

400131, г. Волгоград, ул. Советская, 35

Введение

Глава I. Особенности диффузионных процессов в слоистых 11 металлических композиционных материалах

1.1 Области применения слоистых композиционных материалов 11 1.1.1. Области применения композита ОТ4-АД 1-АМгб

1.2 Способы получения слоистых металлических и интерметаллид- 15 ных композиционных материалов.

1.2.1 Способы получения титано-алюминиевых композитов

1.2.2 Комплексные технологии получения слоистых 21 интерметаллидных композитов.

1.3 Диаграмма состояния и интерметаллидные соединения 24 системы Ti-Al

1.3.1 Диаграмма состояния системы Ti-Al

1.3.2 Интерметаллиды в системе Ti-Al

1.3.3 Взаимная растворимость компонентов

1.4 Влияние режимов применяемых технологических процессов на 31 структурную неоднородность титано-алюминиевых СКМ

1.4.1 Влияние упруго-пластической деформации на свойства 32 композиционных материалов

1.4.2 Интерметаллидные соединения титана и алюминия 34 с другими металлами

1.4.3 Твердофазное диффузионное взаимодействие при нагреве 36 титано-алюминиевых СКМ

1.4.4 Взаимодействие титана с расплавом алюминия

1.5 Задачи исследования

Глава 2. Материалы, оборудование и методы исследования

2.1 Исследуемые материалы.

2.2 Методика проведения исследований.

2.2.1 Методика деформирования титано-алюминиевого КМ

2.2.2 Методика оценки остаточных пластических деформаций 49 титано- алюминиевого композита после изгиба.

2.2.3 Приготовление шлифов.

2.2.4 Металлографические исследования.

2.2.5 Измерение микротвердости.

2.2.6 Рентгенографические исследования.

2.2.6.1 Определение параметров тонкой структуры

2.2.6.2 Фазовый рентгеноструктурный анализ

2.2.7 Исследование диффузионных процессов. 62 2.3. Обработка результатов экспериментов 65 Выводы ко второй главе

Глава 3. Исследование влияния деформационных и термических факторов на микромеханические свойства, тонкую структуру и кинетику твердофазного формирования интерметаллидов в титано-алюминиевых КМ.

3.1 Особенности распределения деформации и микротвердости в сваренном взрывом титано-алюминиевом композите ОТ4-АД1-АМг6 после изгиба

3.1.1 Изучение распределения деформации в титано-алюминиевом композите после изгиба.

3.1.2 Влияние условий деформирования на механическую неоднородность титано-алюминиевого композита.

3.1.3 Изменение микромеханических характеристик сваренного взрывом титано-алюминиевого композита при деформировании по схеме изгиб+разгиб

3.1.4 Влияние упруго-пластического деформирования на тонкую структуру титано-алюминиевого композита, полученного сваркой взрывом

3.2 Влияние повышенных температур на микромеханические свойства, тонкую структуру и кинетику диффузионного взаимодействия компонентов титано-алюминиевого КМ

3.2.1 Влияние нагревов на микромеханические свойства титано-алюминиевого КМ

3.2.2 Влияние нагревов на тонкую структуру деформированного КМ

3.2.3 Влияние повышенных температур на кинетику роста интерметаллидов в титано-алюминиевых КМ

3.2.4 Вывод уравнений диффузии

Выводы к третьей главе

Глава 4. Исследование влияния конструктивных и температурно-временных факторов на кинетику жидкофазного формирования интерметаллидов в титано-алюминиевых КМ

4.1 Проблемы получения титано-алюминиевых СИК

4.2 Диффузионное взаимодействие титана с жидким алюминием

4.2.1 Кинетика образования и роста интерметаллидного слоя в композите ВТ1-0-АД1 при температуре 700°С

4.2.1.1 Начальная стадия

4.2.1.2 Стадия роста

4.2.1.3 Стадия насыщения

4.2.2 Диффузионное взаимодействие в композите ВТ1-0-АД1 при 675 и 750°С

4.2.2.1.Отжиг при 675°С 4.2.2.2.0тжиг при 750°С

4.2.3 Влияние основных факторов диффузионного взаимодействия на кинетику процесса

4.2.3 Л Влияние температуры отжига на кинетику роста интерметаллидного слоя в композите ВТ1-0-АД

4.2.3.2 Влияние исходной толщины слоя АД1 на кинетику 136 жидкофазной диффузии в титано-алюминиевом композите ВТ1-0-АД1.

4.2.3.3 Особенности диффузионных процессов в трехслойном 141 композите ВТ1-0-АД1-ВТ1

4.2.4 Исследование структуры, фазового состава и микромеханических свойств интерметаллидного слоя Выводы к четвертой главе

Глава 5. Разработка технологии изготовления титано-алюминиевых 155 композиционных материалов со специальными свойствами.

5.1 Изготовление тонколистового биметалла ОТ4-АД1 для 155 антиобледенительных систем

5.1.1 Сварка взрывом

5.1.2 Сварка взрывом с последующей прокаткой

5.2 Разработка комплексной технологии производства титано- ^^ алюминиевых композитов с особыми тепловыми свойствами

5.2.1 Сварка взрывом

5.2.2 Термообработка

5.3 Технология производства трубчатых титано-алюминиевых jgg переходников

5.3.1 Сварка взрывом

5.3.2 Штамповка

5.4 Комплексные технологические процессы производства титаноалюминиевых слоистых композитов

Выводы к пятой главе

Развитие высокотехнологичных отраслей промышленности, а также постоянно возрастающие требования к свойствам промышленной продукции общего и специального назначения вызывают необходимость разработки современных конструкционных и функциональных материалов с повышенными служебными свойствами и эффективных технологий их производства. Разнообразные технические задачи могут быть решены с применением деталей и узлов из слоистых композиционных материалов.

Слоистые металлические композиционные материалы (СКМ), в том числе титано-алюминиевые, применяются в машиностроении для изготовления переходников, предназначенных для сварки различных конструкций из разнородных металлов, корпусов, узлов и деталей космической аппаратуры, летательных аппаратов, химической, криогенной и атомной техники и т.д.

Получаемые различными видами сварки СКМ, фактически, являются полуфабрикатами. Для применения в различных конструкциях и узлах, получения разнообразных изделий сваренные листовые заготовки СКМ, как правило, необходимо подвергать дальнейшим технологическим переделам (прокатке, гиб-ке, штамповке, волочению и т.п.) на различных режимах температурно-силового воздействия. Исследованию процессов деформирования разнородных металлов посвящены работы Г.Э. Аркулиса, Е.И. Астрова, А.А. Быкова, Н.П. Громова, С.А. Голованенко, П.Ф. Засухи, А.Г. Кобелева, В.К. Короля, П.И. Полухина и др., в которых авторами, в основном, рассматривались возможности получения композиционных материалов, в том числе, титано-алюминиевых СКМ, совместной прокаткой.

До сих пор остаются недостаточно изученными вопросы влияния величины и знака деформации, реализуемой в процессе операций формообразования, темпе-ратурно-временных условий термообработки и других видов нагружения, применяемых к СКМ, на их механические и физические свойства, параметры тонкой структуры, а также кинетику диффузионного взаимодействия в зоне соединения однородных и разнородных металлов. Исследование этих и других вопросов, связанных с деформированием СКМ и влиянием деформации на структуру и свойства слоистых композитов представляет большой интерес, как для научных, так и для производственных целей.

Известно, что в слоистых титано-алюминиевых композитах, состоящих из разнородных по физико-механическим свойствам металлов, при технологических и эксплуатационных нагревах возможно протекание диффузионных процессов и, как следствие, образование хрупких интерметаллидных прослоек на границе соединения. Существующие сведения об изучении кинетики формирования диффузионных прослоек в металлических композиционных материалах, в том числе титано-алюминиевых, опубликованы в работах J1.H. Ларикова, В.И. Лысака, П.О. Пашкова, B.C. Седыха, Ю.П. Трыкова, В.Р. Рябова, В.М. Фальченко, Д.А. Фридлянда и др. Полученные опытные данные о процессах диффузионного взаимодействия при нагревах титано-алюминиевых композиционных материалов позволяют утверждать, что образование и рост интерметаллидных фаз в зоне соединения титан-алюминий свыше определенной толщины способны приводить к недопустимому снижению прочностных и эксплуатационных характеристик этих материалов. Однако важные вопросы, касающиеся влияния технологических переделов СКМ на диффузионное взаимодействие их компонентов мало изучены, а имеющиеся сведения разрознены, иногда разноречивы или носят информационный характер.

В последнее время на базе исследования диффузионных процессов в СКМ активно разрабатываются комплексные технологии изготовления слоистых интерметаллидных композитов (СИК), обладающих уникальным сочетанием тепло-физических и жаропрочностных свойств. На кафедре «Материаловедение и композиционные материалы» Волгоградского государственного технического университета разработаны комплексные технологии производства слоистых интерметаллидных композитов на основе сочетаний Cu-Al, Fe-Ti, Fe-Al, Mg-Al и др. Однако применение таких технологий для получения титано-алюминиевых СИК по ряду изложенных ниже причин оставалось нерешенной задачей.

Поэтому исследование структуры и механических свойств практически актуальных слоистых металлических композитов ОТ4 - АД1 - АМгб, ВТ1-0-АД1 после деформационных и термических воздействий, а также изучение кинетики роста интерметаллических соединений в этих материалах для разработки эффективных комплексных технологий получения титано-алюминиевых слоистых интерметаллидных композитов является актуальной задачей.

Цель работы: разработка методов получения титано-алюминиевых слоистых металлических и интерметаллидных композитов (СМК и СИК) на базе определения закономерностей формирования структурно-механической неоднородности с учетом температурно-временных и деформационных факторов.

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 121 источник.

В первой главе на основе литературных данных рассмотрены области применения и основные способы получения титано-алюминиевых слоистых композитов. Приведены существующие данные о диаграмме состояния, основных интер-металлидных соединениях и взаимной растворимости в двухкомпонентной системе Ti-Al и показано, что данная система до сих пор недостаточно изучена, а по отдельным параметрам взаимодействия компонентов у разных авторов существуют значительные расхождения. Основными направлениями ранее проводимых исследований являлось изучение возможности получения слоистых композитов совместной прокаткой разнородных металлов, при этом авторами, как правило, решалась конкретная задача или выявлялась общая картина деформации. Показано, что важные вопросы, касающиеся влияния технологических переделов на диффузионную активность соединяемых слоев практически не изучены, а имеющиеся сведения разрознены или носят частный характер.

Во второй главе приведена информация о материалах, конструкции и геометрии композиционных титано-алюминиевых образцов, описаны методики проводимых исследований, применяемое оборудование и способы обработки полученных результатов. Выбраны параметры процессов силового и температурного воздействия на СКМ, применяемые в исследованиях. Описаны используемые методики оценки деформации составляющих КМ после изгиба, проведения микромеханических испытаний, а также металлографического и рентгеноструктурно-го анализов характеристик материалов и зон их диффузионного взаимодействия.

В третьей главе представлены экспериментальные данные и проведен анализ полученных результатов. Изучено распределение продольной деформации 8 в исследуемом композите ОТ4 - АД1 - АМгб после изгиба и ее влияние на микромеханические свойства его компонентов. Исследовано влияние величины деформации 8 и времени нагрева на рост интерметаллидного слоя TiAl3 при твердофазном диффузионном взаимодействии титана с алюминием в композите ОТ4 - АД1 - АМгб. На основе опытных данных количественно уточнены основные параметры диффузионных процессов в зоне соединения ОТ4-АД1 и получена аналитическая зависимость, описывающая рост интерметаллидного слоя TiAb в титано-алюминиевом композите в условиях твердофазной диффузии компонентов.

В четвертой главе приведены результаты исследований диффузионного взаимодействия титана с жидким алюминием. Показаны основные закономерности формирования интерметаллидного слоя в расплаве алюминия, температурно-временные зависимости кинетики роста интерметаллидного слоя для двух- и трехслойных композиционных материалов ВТ1-0-АД1 и ВТ1-0-АД1-ВТ1-0. Исследовано влияние температуры и исходного соотношения толщин слоев на кинетику формирования интерметаллидного слоя и объемное содержание в нем частиц интерметаллида TiAb. Изучено изменение микромеханических свойств интерметаллидного слоя в зависимости от объемного содержания в нем дисперсных интерметаллидных частиц.

В пятой главе приведены примеры практической реализации результатов проведенных исследований. Предложена технология получения тонколистовых титано-алюминиевых материалов для летательных аппаратов. Разработан технологический процесс изготовления трубчатых переходников из сваренных взрывом титано-алюминиевых заготовок, включающий прокатку, термообработку и штамповку. Разработан новый способ получения титано-алюминиевых СКМ, защищенный патентом РФ 2255849. Спроектированы конструктивные схемы и технология получения титано-алюминиевых СИК из чередующихся слоев титана, и интерметаллида (TiAl3).

В заключении приведены выводы, отражающие основные результаты работы.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Влияние деформации изгиба на кинетику диффузии в сваренном взрывом композите ОТ4-АД1-АМг6. / Ю.П. Трыков, J1.M. Гуревич, А.Н. Жоров, Д.Н. Гу-рулев // Перспективные материалы. - 2003. - № 6 - С. 76-80.

2. Особенности деформирования и кинетика диффузии в сваренном взрывом титано-алюминиевом композите. / Ю.П. Трыков, J1.M. Гуревич, А.Н. Жоров, В.Д. Рогозин // Физика и химия обработки материалов. - 2004. - № 3. - С. 50-54.

3. Трыков, Ю.П. Диффузионные процессы в сваренных взрывом титано-алюминиевых соединениях / Ю.П. Трыков, J1.M. Гуревич, А.Н. Жоров // Конструкции из композиционных материалов. - 2005. - №2. - С. 19-23.

4. Титано-алюминиевый композит, полученный сваркой взрывом. / В.Н. Арисова, Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, А.Н. Жоров // Технология металлов. -2005.-№8.-С. 39-42.

5. Effect of bending deformation on the kinetics of diffusion in the explosive-welded OT4-ADl-AMg6 composite. / Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, А.Н. Жоров, Д.Н. Гурулев // Journal of Advanced Materials. - 2003. - Vol.10, №6.- C. 570-575,-Англ.

6. Диффузионное взаимодействие в титано-алюминиевом биметалле ВТ1-АД1 в присутствии жидкой фазы. / Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, А.Н. Жоров, В.Н. Арисова // Изв. ВолгГТУ. Сер. Материаловедение и прочность элементов конструкций: межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. - 2005. - Вып. 1, № 3. - С. 9-12.

7. Особенности деформирования при изгибе механически неоднородного ти-тано-алюминиевого композита / Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, Д.Н. Гурулев, А.Н.

Жоров // Слоистые композиционные материалы - 2001: тез. докл. междунар. конф. Волгоград, 24-28 сентября 2001 /ВолгГТУ и др. - Волгоград, 2001 - С. 127-128.

8. Получение трубчатых титано-алюминиевых переходников из сваренных взрывом композитов. / Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, Д.Н. Гурулев, А.Н. Жоров //Композиты - в народное хозяйство России. Композит-02: труды. Международной научно-технической конференции / Алтайский гос. технический университет и др. - Барнаул, 2002. - С. 74-76.

9. Гуревич, J1.M. Диффузионное взаимодействие в титано-алюминиевом композите после изгиба / JI.M. Гуревич, А.Н. Жоров // Прогрессивные технологии в обучении и производстве: матер. II Всерос. конф., г.Камышин, 20-23 мая 2003 г./ Камышин, технол. ин-т. (филиал) ВолгГТУ и др. - Камышин, 2003. - Т. 1- С. 187.

10. Влияние деформации на кинетику диффузии и микромеханические свойства композита ОТ4-АД1-АМг6. / Ю.П. Трыков, Д.В. Проничев, А.Н. Жоров, JI.M. Гуревич // Проблемы машиностроения и технологии материалов на рубеже веков: сб. ст. VIII Междунар. научн.-техн. конф., Пенза, 28-30.05.03 / Пензен. гос. ун-т и др.- Пенза, 2003. - Часть 1. - С. 359-362.

11. Особенности распределения деформации и микротвердости в сваренном взрывом титано-алюминиевом композите ОТ4-АД1-АМг6 после изгиба. / Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, А.Н. Жоров, Д.В. Проничев // Современные технологии и материаловедение: международный сборник научных трудов / Магнитогор. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова и др. - Магнитогорск, 2004. - Вып. 2. - С. 182-186.

12. Изменение микромеханических характеристик при изгибе сваренного взрывом титано-алюминиевого композита. / Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, Д.Н. Гурулев, А.Н. Жоров // Металловедение и прочность материалов: межвузовский сборник научных трудов / ВолгГТУ. - Волгоград, 2003. - С. 36-42.

13. Гуревич, JI.M. Кинетика диффузии в деформированном титано-алюминиевом композите / JI.M. Гуревич, Ю.П. Трыков, А.Н. Жоров //Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ)-2004: сб. науч. тр. Междунар. науч. конф., Волгоград, 20-23.09.04 /ВолгГТУ и др.-Волгоград, 2004-T.II.-C. 92-93.

14. Уравнение диффузии в титано-алюминиевом композите с учетом темпе-ратурно-силовых факторов. / А.Н. Жоров, JI.M. Гуревич, Ю.П. Трыков, С.С. По-ловинко // Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ) -2004: сб. науч. тр. Междунар. науч. конф., Волгоград, 20-23.09.04 /ВолгГТУ и др.-Волгоград, 2004.-Т.П.-С. 120-121.

15. Влияние условий деформирования на структурно-механическую неоднородность титано-алюминиевого композита. / Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, А.Н.

Жоров, С.С. Половинко // Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ) - 2004: сб. науч. тр. Междунар. науч. конф., Волгоград, 2023.09.04 /ВолгГТУ и др.-Волгоград, 2004.- Т.Н.- С. 247-248.

16. Диффузия в титано-алюминиевом композите, полученном с помощью комплексной технологии. / Ю.П. Трыков, JT.M. Гуревич, А.Н. Жоров, В.Н. Арисова // Инновационные технологии в обучении и производстве: матер. III Всерос. конф., г. Камышин, 20-22 апреля 2005 г. / КТИ (филиал) ВолгГТУ и др. - Камышин, 2005.-Т.2.-С. 61-62.

17. Комплексные технологии получения тонколистового титано-алюминиевого композита. / Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, А.Н. Жоров, Д.В. Про-ничев, С.В. Клочков // Инновационные технологии в обучении и производстве: матер. III Всерос. конф., г. Камышин, 20-22 апреля 2005 г. / КТИ (филиал) ВолгГТУ и др. - Камышин, 2005 - Т.2. - С. 62-63.

18. Пат. 2255849 Российская федерация, МПК7 В 23 К 20/08, В 32 В 15/01. Способ получения композиционного материала алюминий-титан. / Трыков Ю.П., Писарев С.П., Гуревич JI.M., Шморгун В.Г., Жоров А.Н., Абраменко С.А., Крашенинников С.В. Заявитель и патентообладатель Волгоградский гос. техн. ун-т. -№ 2004107755/02; заявл. 15.03.2004; опубл. 10.07.2005 Бюл. № 19. - 9 с.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Слоистые композиционные материалы» (Волгоград, 2001 г.), «Новые перспективные материалы и технологии их получения (НПМ) - 2004» (Волгоград, 2004 г.), "Современные технологии и материаловедение" (Магнитогорск, 2004 г.), всероссийской научно-технической конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве» (Камышин, 2004 - 2006 г.г.), научно-практических конференциях студентов и молодых ученых Волгограда и Волгоградской области (Волгоград, 2002 - 2006 г.г.), ежегодных научно-технических конференциях Волгоградского государственного технического университета (Волгоград, 2002 - 2006 г.г.).

Выражаю особую благодарность научному руководителю - Заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору Ю.П. Трыкову и научному консультанту - кандидату технических наук, доценту JI.M. Гуревичу, за большую помощь, оказанную в процессе выполнения данной работы. Выражаю особую признательность к.т.н., доцентам В.Н. Арисовой, В.А. Локтюшину, В.Г. Шморгуну, А. Ф. Трудову за консультации и помощь, оказанные при проведении исследований, а также всем сотрудникам кафедры «Материаловедение и композиционные материалы» ВолгГТУ.

Выводы к пятой главе:

1) Разработана технология производства тонколистового слоистого композиционного материала титановый сплав ОТ4-алюминий АД1 для антиобледенитель-ных систем летательных аппаратов, включающая два возможных варианта: сварку взрывом пластин необходимой толщины либо сварку взрывом и последующую прокатку заготовок до нужных размеров. Теоретически и экспериментально установлено, что интерметаллидная прослойка в зоне соединения ОТ4-АД1, образующаяся в процессе изготовления композита имеет допустимую толщину до 2 мкм и не снижает прочности соединения слоев, а предложенная технология позволяет получать тонколистовые слоистые КМ титановый сплав ОТ4-алюминий АД1 равнопрочные алюминию.

2) На основе исследований жидкофазной диффузии разработан комплексный технологический процесс получения титано-алюминиевых слоистых КМ с теплозащитной интерметаллидной прослойкой. Особенностью данной технологии является проведение операции диффузионного отжига композита при температурах превышающих температуру плавления алюминия, в результате чего в нем формируется интерметаллидная прослойка, обладающая повышенным термическим сопротивлением, а также значительно сокращается продолжительность данной операции по сравнению с отжигом ниже температур плавления алюминия. Предложенная технология защищена патентом РФ.

3) На основе анализа существующего опыта изготовления трубчатых титано-алюминиевых переходников предложен альтернативный комплексный технологический процесс их производства, включающий сварку взрывом трехслойного КМ ОТ4-АД1-АМг6 и последующую операцию глубокой вытяжки стаканов с механической вырезкой готовых изделий. Преимуществом данного способа является проведение операции сварки взрывом более технологичных плоских, а не трубчатых заготовок, а также значительная экономия металла по сравнению с вырезкой переходника из сваренных толстолистовых композиционных пакетов.

4) На базе исследований твердофазной и жидкофазной диффузии при повышенных температурах в титано-алюминиевых слоистых композитах разработана научно обоснованная комплексная технология, позволяющая получать титано-алюминиевые слоистые интерметаллидные композиты с требуемым объемным содержанием интерметаллидной фазы, а также основные варианты конструктивного исполнения композиционных изделий.

Заключение

1) Установлено наличие эффекта «локального разупрочнения» околошовных зон (ОШЗ) ОТ4 до 8 %, алюминия до 15%, и сплава АМгб до 6% при изгибах с деформацией до 2 - 7 % и последующий разгибах до исходного состояния СКМ ОТ4-АД1-АМг6. Рентгеноструктурные исследования показали существенное уменьшение физического уширения в ОШЗ на расстоянии до 0,5 мм от границы соединения титанового и алюминиевого слоев после пластической деформации (5 -0,5 % ) по сравнению с состоянием после сварки взрывом. В зоне максимальных деформаций (5 = 17,5 %) структурные искажения в ОШЗ титана увеличились, однако их уровень остался ниже исходного значения после СВ. В алюминии АД1 максимальные искажения кристаллической решетки после СВ наблюдались на удалении 0,5 мм, а после деформации величиной до 17,5 % - на удалении 0,1 мм от границы ОТ4-АД1.

2) Исследования показали, что пластическая деформация зоны соединения ОТ4-АД1 от 0,5 до 17,5 % не влияет на кинетику зарождения и роста интерметаллидной прослойки, состоящей, в основном, из TiAb. Получена математическая модель диффузии, описывающая зарождение и рост интерметаллидной прослойки в диапазоне температур 560 - 590 °С с погрешностью не более 5 % и позволяющая назначать безопасные температурно-временные условия технологических нагревов композитов и прогнозировать свойства изделий из них в процессе эксплуатации.

3) Экспериментально установлено, что в результате взаимодействия титана с расплавом алюминия при термообработке композитов ВТ1-0-АД1 и ВТ1-0-АД1-ВТ1-0 структура сформировавшегося диффузионного слоя является матричной с дисперсными интерметаллидными включениями TiAb в твердом растворе на основе алюминия, а полученные толщины этих слоев многократно превышают толщины интерметаллидных прослоек после термообработки данных КМ в условиях твердофазной диффузии. Процесс диффузионного взаимодействия титана с жидким алюминием можно разделить на три характерных этапа: «начальная стадия» - малоактивный рост интерметаллидной прослойки на границе Ti-Al; «стадия. роста». - интенсивное образование дисперсных интерметаллидных частиц TiAb в результате реакции на границе с титаном и рост интерметаллидного слоя с постоянным для данной температуры содержанием TiAl3; «стадия насыщения» - увеличение объемного содержания фазы TiAl3 в интерметаллидном слое.

4. Рентгеноструктурным анализом доказано, что основной фазой, образующей при жидкофазном диффузионном взаимодействии титана и

185 алюминия диффузионный (интерметаллидный) слой, является интерметаллид TiAl3. Существенные изменения микромеханических характеристик интерметаллидного слоя происходят при объемном содержании У0б в нем дисперсных частиц TiAl3 свыше 40-50%.

5. Показано, что структура формирующегося диффузионного слоя при взаимодействии титана с расплавом алюминия определяется соотношением скоростей гетерогенных и гомогенных реакций, зависящих от температуры термообработки. Увеличение температуры приводит к уменьшению продолжительности трех основных стадий взаимодействия, ускорению роста интерметаллидного слоя и снижению объемного содержания У0б в нем интерметаллида TiAh (V06 составляло около 80, 60 и 50% при 675, 700 и 750°С, соответственно). В многослойных титано-алюминиевых КМ кинетика формирования и структура интерметаллидного слоя практически одинакова на каждой из границ соединения.

6. На основе результатов проведенных исследований твердофазной диффузии в титано-алюминиевых СКМ разработаны комплексные технологии производства: тонколистового биметалла титановый сплав ОТ4 - алюминий АД1 для антиобледенительных систем летательных аппаратов по двум вариантам (сварка взрывом пластин необходимой толщины либо сварка взрывом и последующая прокатка заготовок до нужных размеров), обеспечивающим получение тонколистовых слоистых КМ титановый сплав ОТ4 - алюминий АД1, равнопрочных алюминию; трубчатых титано-алюминиевых переходников, включающая сварку взрывом трехслойного СКМ ОТ4-АД1-АМг6 и последующую глубокую вытяжку стаканов с механической вырезкой из них готовых переходников, обеспечивающая экономию металла по сравнению с вырезкой переходника из сваренных толстолистовых композиционных плит.

7. На основе исследований кинетики жидкофазной диффузии предложены новые технологические схемы производства слоистых интерметаллидных композитов и разработан комплексный технологический процесс получения титано-алюминиевых слоистых КМ с теплозащитной интерметаллидной прослойкой с повышенным термическим сопротивлением, защищенный патентом РФ.

1. Stone, J. М. Application of explosion-bonded clads / J. M. Stone // Metal Construction and British Welding Journal. 1969. - Vol. 1, № 1. - P. 29-34.

2. Wilms, O. Anwendung des Sprengplattieerens mit Sonderwerkstoffen als Auf-lage / 0. Wilms // Konstruktion, Elemente, Methoden. 1970. - Bd 7, № 8. - S. 61-64.

3. Современные композиционные материалы / под ред. JI. Браутмана, Р. Крока. М.: Мир, 1970.- 672 с.

4. Лозинский, М. Г. Композитные материалы в современном машиностроении / М. Г. Лозинский // Вестник машиностроения. 1967. - № 11. - С. 51-57.

5. Голованенко, С. А. Производство биметаллов / С. А. Голованенко, Л. В. Меандров. М.: Металлургия, 1966. - 304 с.

6. Трыков, Ю. П. Свойства и работоспособность слоистых композитов: монография / Ю. П. Трыков, В. Г. Шморгун; ВолгГТУ. Волгоград, 1999. - 190 с.

7. Слоистые металлические композиции / И. Н. Потапов, В. Н. Лебедев,

8. A. Г. Кобелев и др.. М.: Металлургия, 1986. - 216 с.

9. Deadorff, Leon С. Manufacture of dad steel / Leon C. Deadorff, James L. Gleen, Thomas S. Shade // Iron and Steel Eng. 1974. - Vol. 51, № 2. - P. 52-55.

10. Рябов, В. P. Применение биметаллических и армированных сталеалю-миневых соединений / В. Р. Рябов. М.: Металлургия, 1975. - 288 с.

11. Тарнавский, А. Л. Биметаллическая проволока / А. Л. Тарнавский, В. В. Гурылев, Б. Б. Муровский. М.: Металлургиздат, 1963. - 124 с.

12. Соловьев, В. Я. Теория и технология обработки металлов давлением /

13. B. Я. Соловьев, А. Г. Кобелев, Е. В. Кузнецов // Научные труды / МИСиС. М., 1980.-№ 129.-С. 68-73.

14. Костомаров, В. Е. Биметаллические контакты. / В. Е. Костомаров, Л. Е. Гришмановский, Б. М. Кукушкин // Электронная техника. Материалы. — 1981. — Вып. 5.-С. 3-5.

15. Семенов, А. П. Композиционные подшипники. / А. П. Семенов // Вестник машиностроения. 1981. - № 12. - С. 4-6.

16. Семенов, А. П. Металлофторопластовые подшипники / А. П. Семенов, Ю. Э. Савинский. -М.: Машиностроение, 1976. 192 с.

17. Ертов, А. А. Повышение прочности сцепления слоев биметалла для вкладышей подшипников / А. А. Ертов // Тракторы и сельхозмашины. 1969. - № 7.-С. 42-45.

18. Оценка прочности соединений из термоупрочняемых сталей / О. А. Бакши, Б. П. Писарев, Т. В. Кульневич, А. П. Моношков // Вопросы сварочного производства: сб. науч. тр. / ЧПИ. Челябинск, 1968. - С. 84-93.

19. Король, В. К. Основы технологии производства многослойных металлов / В. К, Король, М. С. Гильденгорн. М.: Металлургия, 1970. - 237 с.

20. Трыков, А. Ю. Особенности деформации и разрушения биметалла титан-сталь / А. Ю. Трыков, В. П. Белоусов // Получение и обработка материалов высоким давлением: сб. докл.У Всесоюз. конф. Минск, 1987,- С. 28-29.

21. Влияние пластической деформации на структуру и свойства титано-стального композита / Ю. П. Трыков, В. Н. Арисова, С. А. Волобуев и др. // Металловедение и прочность материалов: межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ. Волгоград, 1999.-С. 12-18.

22. Захарченко, В. В. Прокатка биметалла титан-алюминий. / В. В. Захарченко, В. М. Белицкий, В. А. Титов // Обработка металлов давлением в машиностроении. Харьков, 1982. - Вып. 18. - С. 83-87.

23. Трыков, Ю. П. Особенности изготовления кольцевых переходников из свариваемых взрывом сталеалюминиевых заготовок / Ю. П. Трыков, Ю. Г. Долгий, Д. В. Проничев // Сварочное производство. 2000. - № 7. - С. 33-37.

24. Трыков, Ю. П. Слоистые композиты на основе алюминия и его сплавов / Ю. П. Трыков, JT. М. Гуревич, В. Г. Шморгун. М.: Металлургиздат, 2004. - 230 с.

25. А. с. 155389 СССР, Способ прокатки в обоймах / И. М. Павлов, Ю. В. Кнышев. 1963.

26. Трыков, Ю. П. Диффузия в слоистых композитах: монография / Ю. П. Трыков, JT. М. Гуревич, В. Н. Арисова; ВолгГТУ. Волгоград: РГТК «Политехник», 2006. - 403 с.

27. Трыков, Ю. П. Деформация слоистых композитов: монография / Ю. П. Трыков, В. Г. Шморгун, Jl. М. Гуревич; ВолгГТУ. Волгоград, 2001. - 242 с.

28. Свойства титано-алюминиевых соединений, полученных сваркой взрывом / А. В. Ерохин, Н. Н. Казак, В. С. Седых, Ю. П. Трыков // Сварочное производство. 1972. - № 7. - С. 26-27.

29. Исследование прочности свариваемых взрывом титано-алюминиевых композиционных материалов / В. И. Лысак, С. В. Кузьмин, В. С. Седых, П. В. Берсенев // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: сб. науч. тр. / ВолгГТУ. Волгоград, 1995.-С. 13-19.

30. Фридлянд, JI. А. Сварка алюминия с титаном / JT. А. Фридлянд, Т. Н. Зиновьева, Ю. К. Кононов // Сварочное производство. 1963. - № 11. - С. 5-8.

31. Формирование структуры алитированного слоя на титане при отжиге / С. Е. Романьков, Б. Н. Мукашев, Е. JI. Ермаков, Р. О. Орозбаев // Физика металлов и металловедение. 2004. - Т. 97, № 6. - С. 59-65.

32. Рябов, В. Р. Сварка алюминия и его сплавов с другими металлами / В. Р. Рябов. Киев: Наукова думка, 1983. - 264 с.

33. Алюминий: свойства и физическое металловедение: справочник / пер. с англ. под ред. Дж. Е. Хэтча. М.: Металлургия, 1989. - 422 с.

34. Бакши, О. А. Прочность при статическом растяжении сварных соединений с мягкой прослойкой / О. А. Бакши, Р. 3. Шрон // Сварочное производство. 1962. -№ 5. - С. 6-9.

35. Сапрыгин, В. Д. Сварка давлением алюминиево-стальных и титано-алюминиевых элементов для работы при низких температурах / В. Д. Сапрыгин, Э. С. Каракозов, Ю. И. Березников // Сварочное производство. -1975. № 6. - С. 21-28.

36. Седых, В. С. Особенности микронеоднородности сваренных взрывом соединений / В. С. Седых // Труды Волгоградского политехнического института. -1975.-Вып. 2.-С. 3-39.

37. Диффузионная сварка материалов: справочник / под ред. Н. Ф. Казакова.-М.: Машиностроение, 1981.-271 с.

38. Металлургия и технология сварки титана и его сплавов / под ред. С. М. Гуревича. Киев: Наукова думка, 1976. - 299 с.

39. Исследование тонкой структуры ОШЗ титано-стальных соединений, полученных сваркой взрывом / Ю. П. Трыков, В. Н. Арисова, С. А. Волобуев, А. Ф. Трудов, В. М. Волчков В.М. // Сварочное производство. 1998. - № 7. - С. 9-11.

40. Структура и теплофизические свойства слоистых интерметаллидных композитов / Ю. П. Трыков, А. П. Ярошенко, Д. В. Проничев, Р. К. Ткачев // Сварочное производство. 1997. - № 7. - С. 5-8.

41. Седых, В. С. Факторы, определяющие надежность свариваемых взрывом композиционных соединений / В. С. Седых, Ю. П. Трыков; ВолгГТУ. Волгоград, 1986.-С. 3-34.

42. Седых, В. С. Сварка взрывом и свойства сварных соединений / В. С. Седых, Н. Н. Казак. М.: Машиностроение, 1971. - 72 с.

43. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справочник: в 3 т. Т. 1-3 / под общ. ред. Н. П. Лякишева. М.: Машиностроение, 1996.

44. Хансен, М. Структура двойных сплавов: в 2 т. Т. 1-2 / М. Хансен, К. Андерко. М.: Металлургиздат, 1962.

45. Корнилов, И. И. Диаграмма состояния системы Ti-Al. / И. И. Корнилов, Е. Н. Пылаева, М. А. Волкова // Титан и его сплавы: сб. ст. / АН СССР. М., 1963.-№ 10.-С. 74-85.

46. Элиот, Р. П. Структуры двойных сплавов / Р. П. Элиот. М.: Металлургия, 1970.-Т. 1.-456 с.

47. Potzschke, М. Диаграмма состояния системы Ti-Al. / М. Potzschke, К. Schubert // Z. Metallkunde. 1962. - Bd. 53, № 8. - S. 548-561.

48. Корнилов, И. И. Диаграмма состояния Ti-Al. / И. И. Корнилов, Т. Т. Нартова, С. П. Чернышева // Изв. АН СССР. Металлы. 1976. - № 6. - С. 192-198.

49. Интерметаллиды в системе Ti-Al. / A. Loiseau, G. Tendeloo, R. Portler, F. Ducastelle // J. Phys. 1985. - Vol. 46, JV° 4. - P. 595-613.

50. Murray, J. L. Диаграмма состояния системы Ti-Al. / J. L. Murray // Met-all. Trans. A. 1988. - Vol. 19, № 2. - P. 243-247.

51. Интерметаллиды в систем Ti-Al. / С. McCullough, J. J. Valencia, C. G. Levi, R. Mehrabian // Acta Metall. 1989. - Vol. 37, № 5. p. 1321-1336.

52. Гринберг, Б. А. Интерметаллиды Ni3Al и Ti3Al: микроструктура и деформационное поведение / Б. А. Гринберг, М. А. Иванов. Екатеринбург: УрО РАН, 2002.-360 с.

53. Диаграммы состояния металлических систем / под. ред. Л.А. Петровой. М.: ВИНИТИ, 1986. - Вып. XXIX. - 520 с.

54. Кузнецов, Г. М. Растворимость титана в алюминии. / Г. М. Кузнецов, А. Д. Барсуков, М. И. Абас // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1983.-№ 1. - С. 96-100.

55. Hori, S. Растворимость титана в алюминии в твердом состоянии / S. Hon, Н. Tai, Е. Matsumoto // J. Jap. Inst. Light Metals. 1984. - Vol. 34, № 7. - P. 377-381.

56. Трыков, Ю. П. Особенности деформирования сваренного взрывом титано-алюминиевого композита при прокатке / Ю. П. Трыков, Л. М. Гуревич, Д. Н. Гурулев // Металловедение и прочность материалов: межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ.-Волгоград, 1999.-С. 19-25.

57. Трыков, Ю. П. Деформирование сваренного взрывом титан-алюминиевого композита при прокатке при повышенных температурах / Ю. П. Трыков, Л. М. Гуревич, Д. Н. Гурулев // Сварочное производство. 1999. - № 6. -С. 14-18.

58. Лахтин, Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов: учебник для вузов / Ю. М. Лахтин. 3-е изд. - М.: Металлургия, 1983. - 360 с.

59. Колачев, Б. А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов / Б. А. Колачев, В. А. Ливанов, В. И. Елагин. М.: Металлургия,1981.-416с.

60. Микляев, П. Г. Сопротивление деформации и пластичность алюминиевых сплавов: справочник / П. Г. Микляев, В. М. Дуденков. М.: Металлургия, 1979.- 183 с.

61. Обработка титановых сплавов давлением / Г. Е. Мажарова, А. 3. Кома-новский, Б. В. Чечулин, С. Ф. Важенин. М.: Металлургия, 1977. - 96 с.

62. Испытания материалов: справочник / под ред. X. Блюминауэра.-М.: Металлургия, 1979. 448 с.

63. Грилихес, С. Я. Полирование, травление и обезжиривание металлов / С. Я. Грилихес. Л.: Машиностроение, 1971. - 128 с.

64. Коваленко, В. С. Металлографические реактивы: справочник / В. С. Коваленко. М.: Металлургия, 1973. - 112 с.

65. Горелик, С. С. Рентгенографический и электронооптический анализ / С. С. Горелик, Л. Н. Расторгуев, Ю. А. Скаков. М.: Металлургия, 1980. - 368 с.

66. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я. С. Уманский, Ю. А. Скаков, А. Н. Иванов, Л. Н. Расторгуев. М.: Металлургия,1982.-632 с.

67. Уманский, Я. С. Рентгенография металлов / Я. С. Уманский. М.: Ме-таллургиздат, 1960. - 448 с.

68. Миркин, Л. И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов: справочник / Л. И. Миркин. -М.: Машиностроение, 1979. 134 с.

69. Горелик, С. С. Рентгенографический и электронооптический анализ: приложения / С. С. Горелик, Л. Н. Расторгуев, Ю. А. Скаков. М.: Металлургия, 1970.- 108 с.

70. Powder Diffraction File. Search Manual Fink. Inorganic. JCPDS-ASTM. -Swarthmore (Pennsylvania, USA), 1982.

71. Бокштейн, Б. С. Термодинамика и кинетика диффузии в твердых телах / Б. С. Бокштейн, С. 3. Бокштейн, А. А. Жуховицкий. -М.: Металлургия, 1974. 227 с.

72. Бугаков, В. 3. Диффузия в металлах и сплавах / В. 3. Бугаков. М.: ГИТТЛ, 1949.-212 с.

73. Лариков, Л. Н. Диффузия в металлах и сплавах: справочник / Л. Н. Ла-риков, В. И. Исайчев. Киев: Наукова думка, 1987. - 512 с.

74. Сахновская, Е. Б. Основные закономерности сварки взрывом стале-алюминиевых соединений и исследование их свойств: автореф. дис. канд. техн. наук / Е. Б. Сахновская; ВПИ. Волгоград, 1974. - 24 с.

75. Кал она, В. К. Математическая обработка результатов эксперимента / В. К. Калона, С. И. Лобко, Т. С. Чиркова. Минск: Высшая школа, 1982. - 103 с.

76. Чиченцев, Н. А. Методы исследования процессов обработки металлов давлением / Н. А. Чиченцев, А. Б. Кудрин, П. И. Полухин. М.: Металлургия, 1977.-250 с.

77. Пустыльник, Е. И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений / Е. И. Пустыльник. -М.: Наука, 1968. 288 с.

78. Влияние пластической деформации на структуру и свойства слоистых композиционных материалов / Ю. П. Трыков, В. Н. Арисова, Л. М. Гуревич, А. Ф. Трудов, Д. Н. Гурулев, С. А. Волобуев // Сварочное производство. 2002. - № 6. -С. 11-14.

79. Покатаев, Е. П. Особенности образования остаточных напряжений при сварке взрывом / Е. П. Покатаев, Ю. П. Трыков // Сварочное производство. 1978. -№3. - С. 10-12.

80. Покатаев, Е. П. Остаточные напряжения в соединениях, полученных сваркой взрывом / Е. П. Покатаев, Ю. П. Трыков, А. А. Храпов // Сварочное производство.-1972.-№ 9.-С. 10-12.

81. Трыков, Ю. П. Диффузионные процессы при нагревах титано-алюминиевого композита, полученного сваркой взрывом / Ю. П. Трыков, Л. М. Гуревич, Д. Н. Гурулев // Сварочное производство. 2000. -№ 12. - С. 19-21.

82. Волобуев, С. А. Исследование основных закономерностей формирования титано-стальных композитов: автореф. дис. . канд. техн. наук / С. А. Волобуев; ВолгГТУ. Волгоград, 1999. - 24 с.

83. Трыков, Ю. П. Комплексные технологии изготовления композиционных теплозащитных элементов / Ю. П. Трыков, В. Г. Шморгун, Д. В. Проничев // Сварочное производство. 2000. - № 6. - С. 40-43.

84. Пихтовников, Р. В. Штамповка листового металла взрывом / Р. В. Пихтовников, В. И. Завьялова. Харьков: Изд-во ХАИ, 1964. - 175 с.

85. Зубцов, М. Е. Листовая штамповка / М. Е. Зубцов. Л.: Машиностроение, 1967.-504 с.

86. Лариков, Л. Н. Диффузионные процессы в твердой фазе при сварке / Л. Н. Лариков, В. Р. Рябов, В. М. Фальченко. М.: Машиностроение, 1975. - 192 с.

87. Корженевский, А. П. Исследование и разработка процессов изготовления композиционных материалов на основе алюминиевых и титановых сплавов методом сварки взрывом: автореф. дис. . канд. техн. наук / А. П. Корженевский. -Минск, 1977.- 19 с.

88. Найдич, Ю. В. Контактные явления в металлических расплавах / Ю. В. Найдич. Киев: Наукова думка, 1972. - 196 с.

89. Получение листовых композиций с помощью сварки взрывом и промежуточной прокатки / С. Ф. Бакума, В. П. Белоусов, В. С. Седых, Ю. П. Трыков // Цветные металлы. 1972. -№ 5. - С. 58-62.

90. Трыков, А. Ю. Поведение свариваемых взрывом материалов при на-гружении / А. Ю. Трыков, В. П. Белоусов, А. С. Краев // Сборник докладов VII Всесоюзного совещания по сварке взрывом. Киев, 1987. - С. 20-21.

91. Трыков, Ю. П. Особенности сварки взрывом титана и его сплавов с конструкционными и легированными сталями: дис. . канд. техн. наук / Ю. П. Трыков; ВПИ. Волгоград, 1966. - 244 с.

92. Кинетика растворения титана в жидком алюминии / В. Н. Еременко, Я. В. Натанзон, В. П. Титов и др. // Изв. АН СССР. Металлы. 1981. - № 3. - С. 25-29.

93. О природе диффузионных процессов, ответственных за образование соединений при сварке в твердой фазе / Л. Н. Лариков, А. М. Макара, А. Т. Назар-чук и др. // Физика и химия обработки материалов. 1971. -№ 4. - С. 113-116.

94. Казак, Н. Н. О микроскопической неоднородности соединений при сварке взрывом: дисканд. техн. наук / Н. Н. Казак; ВПИ. Волгоград, 1968. - 254 с.

95. Тюрин, В. А. Теория обработки металлов давлением: учебник для вузов / В. А. Тюрин, А. И Мохов; ВолгГТУ. Волгоград, 2000. - 416 с.

96. Лысак, В. И. Закономерности формирования соединения при сварке взрывом многослойных композиционных материалов / В. И. Лысак, В. С. Седых, Ю. П. Трыков // Сварочное производство. 1983. - № 3. - С. 4-6.

97. Шевакин, Ю. Ф. Обработка металлов давлением / Ю. Ф. Шевакин, В. С. Шайкович. М.: Металлургия, 1972. - 248 с.

98. Пластическая деформация металлов и сплавов: сб. науч. тр. / МИСиС. -М.: Металлургия, 1968. Вып.47. - 310 с.

99. Воронов, С. В. Влияние режимов прокатки на прочность соединения слоев биметалла / С. В. Воронов, Д. Г. Девойно // Порошковая металлургия. -1982.-№ 12.-С. 47-50.

100. А. с. 963762 СССР, МКИ В 23 К 20/08. Способ изготовления биметалла/ С. В. Воронов, Д. Г. Девойно, А. В. Степаненко, Р. В. Стефанович и др. // Открытия. Изобретения. 1982. - № 37.

101. Архангельский, А. В. Исследование неравномерности послойных деформаций при плакировании биметаллов / А. В. Архангельский, А. Г. Кобелев, А. М. Байдуганов // Изв. вузов. Черная металлургия. 1985. -№ 9. - С. 159-160.

102. Белов, А. В. Влияние некоторых факторов на прочность сцепления слоев и механические свойства биметаллических листов Д16-титан / А. В. Белов, В. К. Король // Технология легких сплавов. 1972. -№ 2. - С. 12-18.

103. Кусков, Ю. Н. Механические свойства титан-алюминиевых композиций, получаемых сваркой взрывом при повышенных температурах / Ю. Н. Кусков, В. С. Седых, Ю. П. Трыков // Сварочное производство. 1975. - № 4. - С. 34-36.

104. Кусков, Ю. Н. Прочность сваренных взрывом титан-алюминиевых соединений и её расчетная оценка / Ю. Н. Кусков, В. С. Седых, Ю. П. Трыков // Сварочное производство. 1975. -№ 9. - С. 11-13.

105. Особенности деформирования и кинетика диффузии в сваренном взрывом титано-алюминиевом композите / Ю. П. Трыков, Л. М. Гуревич, А. Н, Жоров,

106. В. Д. Рогозин // Физика и химия обработки материалов. 2004. - № 3. - С. 50-54.194

107. Трыков, Ю. П. Диффузионные процессы в сваренных взрывом титано-алюминиевых соединениях / Ю. П. Трыков, JI. М. Гуревич, А. Н. Жоров // Конструкции из композиционных материалов. 2005. - № 2. - С. 19-23.

108. Титано-алюминиевый композит, полученный сваркой взрывом / В. Н. Арисова, Ю. П. Трыков, Л. М. Гуревич, А. Н. Жоров // Технология металлов. -2005.-№8.-С. 39-42.

109. Свойства слоистых интерметаллидных композитов системы Cu-Al, полученных с помощью комплексных технологий / Ю. П. Трыков, В. Г. Шморгун, О. В. Слаутин, С. А. Абраменко // Цветная металлургия. 2004. - № 5. - С. 51-55.

110. Кинетика роста диффузионных прослоек в биметалле медь-алюминий, полученном по комплексной технологии / Ю. П. Трыков, В. Г. Шморгун, О. В. Слаутин // Перспективные материалы. 2003. - № 3. - С. 83-88.

111. О взаимодействии компонентов в титано-стальном композите / Ю. П. Трыков, В. Н. Арисова, О. В. Слаутин, В. Г. Шморгун // Перспективные материалы. -2004. -№ 6. -С. 43-47.

112. Новые материалы / под науч. ред. Ю. С. Карабасова. М.: Изд-во МИСиС, 2002.-736 с.