автореферат диссертации по металлургии, 05.16.09, диссертация на тему:Формирование структуры и свойств титано-стальных слоистых интерметаллидных композитов

004618796 На правах рукописи

..-С/

Донцов Дмитрий Юрьевич

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ТИТАНО-СТАЛЬНЫХ СЛОИСТЫХ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ КОМПОЗИТОВ

05.16.09

Материаловедение (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 ЗлБН 2ою

Волгоград-2010

004618796

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

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Шморгун Виктор Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, с.н.с.

Калита Василий Иванович кандидат технических наук Теплова Наталья Ивановна

Ведущая организация: ОАО «Всероссийский научно-

исследовательский и конструкторско-техпологическин институт оборудования нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности», г. Волгоград

Защита состоится 28 декабря 2010 г. в 10® часов, на заседании диссертационного совета Д 212.028.02 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400005, г. Волгоград, проспект Ленина, 28, ауд. 209,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан > ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

/

/ х^Г^П^г.-"....."

¥ / Кузьмин С.В,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ*

Актуальность работы. Одним из перспективных и успешно развивающихся в мире направлений в области новых металлических материалов с высоким уровнем жаростойкости и термической стабильности, является создание интерметаллических сплавов различных систем и разработка технологий их получения.

Дальнейшим развитием этого направления явилось создание слоистых ин-терметаллидных композитов, представляющих собой материалы, в которых чередуются металлические и интерметаллидные слои, являющиеся результатом химического взаимодействия и обладающие особыми, специфическими свойствами близкими к свойствам керамических материалов. Наличие в слоистых ин-терметаллидных композитах систем титан-сталь, медь-алюминий, алюминий-магний, алюминий-цинк, медь-цинк, алюминий-сталь, алюминий-титан, алюминий-никель и др. слоев с большим градиентом физико-механических свойств обуславливает перспективу их применения в энергетических установках, криогенном и теплообменном оборудовании в качестве тепловых и теплозащитных барьеров, износостойких покрытий, жаропрочных и жаростойких материалов.

Температурно-временные условия образования и роста интерметаллидных фаз на межслойных границах слоистых композитов и режимы «безопасных» нагревов композиционных материалов, для которых появление интерметаллидных прослоек в диффузионной зоне является недопустимым, изучены в работах Д.А. Фридлянда, В.Р. Рябова, В.М. Фальченко, JI.H. Ларикова, П.О. Пашкова, B.C. Седыха, В.И. Лысака, Ю.П. Трыкова, А.Г. Кобелева, Н.Н. Казак, Е.Б. Сах-новской и др. Создание нового класса конструкционных материалов - слоистых интерметаллидных композитов (Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун и др.), определило необходимость углубленного изучения вопросов оптимизации режимов диффузионного отжига и раскрытия механизмов интенсификации процессов диффузии, необходимых для «выращивания» интерметаллидных прослоек требуемых толщин и фазовых составов. Однако, несмотря на достигнутые успехи, вопросы влияния химического состава металлической основы композита на кинетику диффузионных процессов и фазовый состав образующихся диффузионных слоев, конструкции слоистых металлических и интерметаллидных композитов на их механические и теплофизические свойства остались недостаточно изученными. Исследование этих и других вопросов, связанных с высокотемпературным и силовым воздействием на структуру и свойства слоистых композитов, представляет большой интерес, как для научных, так и для производственных целей.

Актуальность диссертационной работы подтверждается выполнением ее части в рамках аналитической ведомственной целевой программы и гранта: > « Создание научных основ производства функциональных и конструкционных материалов нового поколения - слоистых интерметаллидных композитов, обладающих уникальными теплофизическими и жаропрочными свойствами» (Аналитическая ведомственная целевая программа; 2009-20 Юг.)

•Автор выражает глубокую благодарность Заслуженному деятелю науки РФ, д.т.н., профессору Трыкову Ю.П. за оказанную помощь при анализе и обсуждении полученных результатов. \

> «Создание теоретических основ получения нового класса конструкционных материалов - слоистых интерметаллидных композитов с градиентными физико-механическими свойствами» (Грант МК-218.2010.8 Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых-кандидатов наук на 2010-2011 гг.)

Дель и задачи исследования. Цель работы - создание технологии изготовления конструкционных и функциональных слоистых интерметаллидных композитов системы ТьБе на базе определения закономерностей формирования структуры диффузионных зон и ее влияния на их механические и теплофизиче-ские свойства.

Для достижения указанной цели необходимо решение следующих задач:

1. Развить и уточнить существующие представления о формировании структуры в многослойных соединениях титана со сталями с различным содержанием углерода после высокотемпературных нагревов.

2. Выявить влияние термического и силового воздействия на кинетику и параметры процесса диффузионного взаимодействия между титаном и сталью в многослойных СКМ, а также получить эмпирические зависимости, позволяющие рассчитывать толщину диффузионных слоев для контроля служебных характеристик слоистых интерметаллидных композитов системы Тл-Бе.

3. Исследовать влияние конструкции слоистых металлических и интерметаллидных композитов системы И-Бе на их механические и теплофизические свойства.

4. Разработать практические рекомендации по применению титано-стальных слоистых интерметаллидных композитов в качестве конструкционных и функциональных материалов, предназначенных для работы при статических нагрузках и повышенных температурах.

Научная новизна работы заключается в выявлении основных закономерностей формирования структуры и теплофизических свойств слоистых интерметаллидных композитов системы ТьРе в процессе твердофазной диффузии.

Экспериментально доказано, что увеличение содержания углерода в стальных слоях слоистых композитов приводит к снижению скорости роста диффузионных прослоек на его межслойных границах за счет блокирования процесса гетеродиффузии прослойкой карбидов титана.

Показано, что повторные нагревы слоистых интерметаллидных композитов ниже температуры а-Р превращения титана не влияют на структуру как основных металлов композиции, так и образовавшихся ранее диффузионных зон. При нагреве до более высоких температур последующее охлаждение приводит к фазовой перекристаллизации в титановом слое, причем размер перекристаллизованной зоны увеличивается с ростом температуры нагрева и определяется концентрацией железа в твердом растворе.

Установлено, что теплопроводность полученных сваркой взрывом слоистых композиционных материалов системы Тл-Бе определяется их структурно-механической неоднородностью (зоны максимального упрочнения у границы раздела слоев, участки оплавленного металла и др.), а слоистых интерметаллидных композитов - объемным наполнением диффузионными прослойками, теплопроводность которых на порядок ниже теплопроводности исходных металлов.

Практическая ценность:

Впервые получены и систематизированы данные о теплопроводности слоистых титано-стальных композитов, позволяющие расширить области применения этого класса композиционных материалов. Установленная связь теп-лофизических свойств и конструктивно-технологических факторов дает возможность разрабатывать технологические процессы и создавать с их помощью слоистые композиты с заданным коэффициентом теплопроводности (патенты РФ № 2355536, №85856, №86899).

Полученные в результате обработки экспериментальных данных уравнения позволяют рассчитывать энергии зарождения и скорости роста диффузионных прослоек в многослойных титано-стальных СКМ и обоснованно назначать режимы высокотемпературных нагревов для двух случаев: а) реализации требуемого объемного соотношения основных и интерметаллидных слоев; б) предотвращения диффузии, способной привести к образованию «опасных видов» микронеоднородности.

Показано, что использование низкоуглеродистых сталей в качестве металлической основы титано-стальных слоистых интерметаллидных композитов приводит к росту их объемного наполнения интерметаллидами, прочности и температурного диапазона работоспособности.

Результаты проведенных исследований позволили разработать новый способ получения износостойкого покрытия на поверхности стальных и титановых деталей (патенты РФ № 2305624 и №2350442).

Достоверность результатов обеспечена использованием металлографического метода исследования с применением оптической микроскопии (микроскоп «Olympus ВХ61»), фазового рентгеноструктурного анализа (рентгеновский ди-фрактометр ДРОН-3), механических испытаний на растяжение при комнатной и повышенной температурах (вакуумная установка AJIA-TOO), теплофизиче-ских исследований (установка «Теплофон» КИТ-02Ц), измерения удельной электрической проводимости (измеритель «Вихрь-АМ»), измерения микротвердости (микротвердомер ПМТ-ЗМ), применением средств компьютерной обработки экспериментальных данных.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Новые перспективные материалы и технологии их получения» (Волгоград 2004, 2007, 2010), Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве» (Камышин 2005-2009), III и IV Всероссийской научной конференции «Наука и устойчивое развитие» (Нальчик 2009, 2010), научно-практических конференциях студентов и молодых ученых Волгограда и Волгоградской области (Волгоград 2004-2009), ежегодных научно-технических конференциях Волгоградского государственного технического университета (Волгоград 2005-2010).

Публикации: Основные результаты исследований по теме диссертационной работы опубликованы в 36 печатных работах, в т. ч. 16 работ - в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Получено 10 патентов РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающего 143 наименования, и приложения. Основная часть работы содержит 164 страницы машинописного текста, 75 рисунков, 34 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность работы, научная новизна и практическая ценность, сформулирована цель исследования, показаны структура и содержание диссертации.

В первой главе проанализированы литературные данные, касающиеся влияния температурно-временных и силовых воздействий на развитие химической неоднородности на границе раздела слоев соединений, полученных СВ. Изложены существующие представления о способах получения интерметалли-дов и интерметаллических соединений, рассмотрен опыт создания и перспективы применения новых материалов на основе интерметаллидов. Намечены направления исследований, способных расширить область знаний и представлений о слоистых интерметаллидных композитах.

Во второй главе определен круг исследуемых материалов, обоснованы условия и режимы применяемых технологических операций технологического процесса, используемого при получении создаваемых материалов, описана методика проводимых экспериментов и способов обработки полученных данных. Выбрана математическая модель для описания кинетики диффузионных процессов на границе раздела СКМ.

Отработана технология получения макро- и микрошлифов для металлографических исследований, подобраны химические реактивы для выявления структуры изучаемых материалов.

Третья глава посвящена исследованию кинетики диффузионных процессов в многослойных титано-стальных СКМ.

Установлено, что увеличение содержания углерода в стальных слоях многослойного титано-стального композита приводит к росту температуры и времени выдержки при отжиге, необходимых для формирования структуры слоистого интерметаллидного композита в виде чередующихся интерметаллидных и ферритных слоев (рис. 1), росту толщины прослойки ПС, снижению твердости интерметаллидных слоев (с 5 до 4, 2 ГПа). Показано, что использование средне и высокоуглеродистых сталей в качестве металлической основы слоистого интерметаллидного композита системы ТС-Бе нецелесообразно, поскольку повышение его прочностных свойств и расширение температурного диапазона работоспособности в основном реализуется за счет увеличения объемной доли интерметаллидов и повышения твердости интерметаллидных прослоек.

Металлографические исследования показали, что рост диффузионной зоны начинается с образования локальных участков, которые с повышением температуры и времени нагревов увеличиваются в размерах и срастаются в сплошную прослойку. В первую очередь диффузия охватывает те участки на границе раздела слоев, на которых металл претерпел наиболее интенсивную деформа-

цию при сварке. Интенсивность роста диффузионной зоны определяется в основном температурой нагрева и подчиняется параболическому закону.

Ь^ЕСЕХЖЯЖ

Сталь

- —

ШШ £

шшш

в

ШШ^гл

•и ТЮ

где

Рис. I Микроструктуры ¡5-слойных композитов состава титан ВТ1-0+сталь 08кп (а, б, в) и титан 871-0+сталь У7 (г, д, е) после нагревов: 900°С, 1ч-а, г; 950°С, 1ч - б, д; 950°С, Зч - в, е. (х200)

Диффузионная зона формируется поэтапно (рис.2).

При температурах термообработки до 800иС она имеет игольчатую структуру и состоит из твердых растворов титана и интерметаллидных соединений титана с железом. Ее толщина и относительная протяженность увеличивается с ростом температуры и времени ТО с одновременным снижением твердости от 5,2 до 2,8 ГПа (при 750°С) и от 3,5 до 2,6 ГПа (при 800°С).

Е2* - * ш

а о в

Рис. 2. Микроструктура тигпано-сталъного СКМ после термообработки: а - диффузионная прослойка отсутствует, б -игольчатая прослойка, в - игольчатая и ттерметаллид-ная прослойки. ( * 200)

При температурах выше 800-880°С между стальным слоем и "игольчатой" прослойкой образуется прослойка интерметаллидного состава (Ре2Т1 и РеТО.

При температурах выше 880°С к ней примыкает тонкая прослойка Т1С.

Количественные результаты опытов представлены на рис.3, из которых следует, что температурно-временная зависимость периода до образования игольча-

той и интерметаллиднои прослоек следует экспоненциальному закону, характерному для взаимной концентрационной диффузии. Результаты математической обработки экспериментальных данных представлены в таблице 1.

X

12 "3 11"?

1073

773

V

\ Нгольчатая+ ингерметаллидкая ^ прослойки

V 2 г

—^ N Иг эльчм гаягх) осло! ПчЛ

- д> 1ффр ЮКШ: .1

т слоек нет !

9 ОД оа 0,3 0.4 8,5 0,6 0.7 I ,

. „ Л .

шшш

5.0 4,0 3,0 2,0

Рис.3. Температурно-временные условия за- Рис.4. Схема диффузионной зоны и мик-рождеиия игольчатой (1) и интерметаллид- ротвгрдостъ ее составляющих ной (2) прослоек в тмтано-стальном СКМ после СВ.

Таблица 1 - Длительность латентного периода

Вид прослойки Энергия ак-тизации Е3, Дж/моль Предэкспоненциалный множитель то, с Латентный период, с

Игольчатая 36730 10,3 Т „ = 10 ,Ъехр \ — л \ кт )

Интерметаллидная 153550 7,5 •!О"5 , , ,, _5 Г153550 > тл = 7.5 .10 5ехр 1 ——-J

За "игольчатой" прослойкой располагается зона твердого раствора железа в титане (рис.4) с параметрами решетки а = 2,93 и с = 4,65 А0 и твердостью » 5 ГПа.

Обезуглероженная зона с зернами, вытянутыми в направлении, перпендикулярном границе соединения, проявляется после ТО при 750°С в течение 1 часа. Увеличение температуры и времени выдержки приводит к ее росту. При температуре выше 920°С за счет замедления диффузионной подвижности углерода, интенсивность роста обезуглероженной зоны уменьшается (рис, 6).

Зарождение "игольчатой" прослойки в СКМ, подвергнутых после СВ горячей обработке давлением (прокатке), происходит при более низких температурах и меньших временах выдержки. Последнее объясняется тем, что структурные изменения, вызванные пластической деформацией, зесьма устойчивы, и, частично сохраняясь после рекристаллизации, при высоких температурах продолжают влиять на кинетику диффузионных процессов. Для получения обобщенных уравнений (см. табл, 2), описывающих кинетику формирования

диффузионной зоны, была проведена математическая обработка зависимости толщины диффузионной зоны (к) от степени обжатия (г) при прокатке.

_Таблица 2 - Кинетика роста диффузионной зоны_

Уравнение роста диффузионной зоны

0 А2 = 1,29-107 ехр ( 186620 1 1 кг J т -10,3 • ехр\ \ '36730 V кт 1

60 й2 = 1,29 101 -ехр ' 186340 ^ V ят г -10,3 ехр г 36520 ^ ят ;

94 И2 = 1,29-107-ехр ' 185870 КТ ( г-10,3 -ехр ("36160 \ 1 пт )

I

Известно, что упрочняющей термообработкой для титановых сплавов является закалка с последующим старением. Установлено, что закалка титано-стального слоистого интерметаллидного композита с температуры 900°С и последующее старение при температуре 800-900°С приводит к повышению твердости диффузионных прослоек (игольчатой и интерметаллидной) на 1,4-1,6 ГПа и является перспективной технологической операцией при создании жаро-

д е ж з

Рис. 5. Микроструктура титано-сталъного СИК после первичной (а) и вторичной(б - з) ТО: а - !000°С, 1 ч; б - 810°С, 1 ч; в - 830°С, I ч; г - 830°С, 5 ч; д - 850°С, 1 ч; е - 850°С, 5 ч; ж - 850°С, 20 ч; з - 870°С, 1 ч. (>-100)

Для оценки термической стабильности структуры слоистого интерметаллидного композита, его подвергали повторным нагревам до температур выше и ниже температуры полиморфного превращения в титане. Установлено, что повторные нагревы слоистого интерметаллидного композита ниже 590°С не влияют на структуру как основных металлов композиции, так и образовавшейся после первичной ТО диффузионной зоны. При нагреве слоистого интерметаллидного композита до более высоких температур последующее охлаждение приводит к фазовой перекристаллизации в титановом слое по мартенситному механизму. Размер перекристаллизованной зоны увеличивается с ростом температуры и времени отжига и определяется концентрацией железа в титане

прочных композиционных материалов системы титан ТьРе.

Анализ кинетики роста диффузионной зоны на межслойных границах СКМ показал, что диффузионные процессы с образованием новых фаз сопровождаются уменьшением как титановых, так и стальных слоев. Изменение их относительной толщины от времени ТО подчиняется экспоненциальной зависимости 8, = 8а1 , где 8,- толщина слоя после

ТО, 30 - толщина слоя до ТО, г - время ТО, гл - время латентного периода (зарождения "игольчатой" диффузионной прослойки), Ъ - коэффициент, функционально зависящий от температуры ТО, конструктивных особенностей (количество слоев и их расположение) и свойств материалов исследуемой композиции, причем скорость изменения толщины титанового слоя значительно выше, чем стального.

В четвертой главе исследовано влияния термического и силового воздействия на структуру и свойства многослойного титано-стального композита

Анализ поведения титано-стальных СКМ при растяжении и изгибе позволил установить следующее.

Увеличение степени деформации при растяжении трехслойных композитов состава титан ВТ1-0 + сталь 08кп + титан ВТ1-0 повышает микротвердость ОШЗ в титановых и стальных слоях и ускоряет диффузионные процессы на межслойных границах, если температура термообработки не превышает 850°С.

Характер изменения микротвердости после изгиба зависит не только от величины деформации, но и от ее знака. Наиболее заметно снижение микротвердости при пластической деформации 1 -2%. При пластической деформации до 4% в сжатых слоях, и до 17% в растянутых слоях, максимальные значения микротвердости ВТ 1-0 и 08кп после изгиба оказываются ниже или равны микротвердости после горячей прокатки. Степень деформации и ее знак при изгибе трех и четырнадцатислойных СКМ не оказывают значительного влияния на скорость роста диффузионной зоны при термообработке.

Приложение нагрузки по нормали к границе раздела сваренного взрывом композита титан-сталь приводит к интенсификации роста диффузионной зоны. Латентный период образования "игольчатой" прослойки от величины и знака прилагаемой нагрузки не зависит.

Пятая глава посвящена изучению механических и теплофизических свойства титано-стальных слоистых и интерметаллидных композитов; разработке научных рекомендаций по их применению для изготовления заготовок и изделий с требуемыми эксплуатационными свойствами.

Установлено, что изменение эффективной теплопроводности при термической обработке полученных сваркой взрывом с последующей прокаткой СКМ связано с их структурно-механической неоднородностью (повышенной плотностью дислокаций, появлением диффузионных прослоек) и может быть рассчитано по закону аддитивности. Диффузионная зона в титано-стальном слоистом интерметаллидном композите обладает тепло и электропроводностью в несколько раз меньшей, чем у металлов, ее образующих (рис.6). Значительная разница в теплофизических свойствах основных и диффузионных слоев, приво-

дящая к анизотропии теплопроводности, позволяет повысить равномерность распределения температурного поля в композиционных конструкциях. Полученные экспериментальные значения коэффициентов Лдз, Лсию Лвл-о• АстшиМт (рис.6), и выявленную кинетику формирования диффузионных зон, целесообразно учитывать в процессе конструирования титано-стальных слоистых ин-терметаллидных композитов с заданными теплофизическими свойствами.

Сопоставление результатов расчетно-экспериментальной оценки прочности титано-стальных слоистых интерметаллидных композитов (рис.7) позволило установить следующее. При расчетной оценке прочности композитов системы ТьБе, содержащих, помимо ферритных и карбидо-интерметаллидных, титановые слои, необходимо располагать данными по температурной зависимости прочности последних, поскольку железо, являясь Р-стабилизатором, значительно повышает предел прочности титанового сплава.

композита в зависимости от объемной доли составляющих. □, о- трехслойный (Уинт = 27%), я, •- девятисотый (Утт = 72%)

На основе проведенных исследований разработаны схемы технологических процессов и научные рекомендации по изготовлению заготовок и изделий с повышенными жаропрочными свойствами и термическим сопротивлением.

Разработан способ разделения биметалла титан-сталь и получения после разделения износостойких интерметаллидных покрытий заданной шероховатости с повышенными теплоизоляционными свойствами. Реализация способа,

защищенного патентами РФ, осуществлена путем формирования на границе раздела слоев внутренних термических напряжений, необходимых для запуска механизма высокоскоростного хрупкого разрушения диффузионной прослойки, при закалке биметалла с температуры отжига.

Разработан способ получения износостойкого покрытия, состоящего из чередующихся и ориентированных перпендикулярно направлению износа фер-ритных и карбидо-интерметаллидных слоев толщиной до 30 мкм, на поверхности стальных деталей. Партия изготовленных по предложенному способу заготовок прошла испытания на линейный износ в ООО «ДИЦ МОСТ». Их износ был равномерным и, в среднем, оказался в 1,5 раза меньше, чем у цементованных изделий. Разработанный способ позволяет не только изготавливать новые изделия, но и проводить ремонт старых с продлением срока их службы не менее, чем в 2 раза.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Показано, что диффузионная зона в титано-стальных композитах формируется поэтапно. При температурах термообработки до 800°С она имеет игольчатую структуру и состоит из твердых растворов титана и интерметал-лидных соединений титана с железом. В диапазоне температур 800-880°С между стальным слоем и зоной с игольчатой структурой образуется прослойка ин-терметаллидного состава (Ре2Т1 и РеТ1), при температурах выше 880°С к ней примыкает тонкая прослойка ТЮ. Интенсивность роста диффузионной зоны в основном определяется температурой нагрева и подчиняется параболическому закону. Появление прослойки игольчатой структуры твердостью 5,2 ГПа в СКМ, подвергнутых после сварки взрывом горячей обработке давлением (прокатке), происходит при более низких температурах и меньших временах выдержки.

2. Обезуглероживание стальных слоев многослойного титано-стального композита при его нагреве в диапазоне температур 900-1000°С обеспечивает формирование структуры слоистого интерметаллидного композита в виде чередующихся ферритных и карбидо-интерметаллидных слоев и обуславливает нецелесообразность использования в качестве его металлической основы средне и высокоуглеродистых сталей. При прочих равных условиях термообработки уменьшение содержания углерода в стальных слоях приводит к росту объемного наполнения слоистого интерметаллидного композита интерметаллидами, его прочности и температурного диапазона работоспособности.

3. Повторные нагревы слоистых интерметаллидных композитов ниже температуры а-р превращения титана не влияют на структуру и свойства как основных металлов композиции, так и образовавшейся после первичной термообработки диффузионной зоны. Нагрев до более высоких температур, приводящий к появлению в титановом слое перекристаллизованной зоны, размер которой определяется концентрацией железа в твердом растворе, температурой и временем термообработки, позволяет проводить упрочняющую термообработку (закалка+старение) как титанового слоя, так и прослойки

интерметаллидного состава.

4. Теплопроводность СКМ системы Ti-Fe, полученных СВ, определяется их структурно-механической неоднородностью. Наличие зоны максимального упрочнения у границы раздела слоев приводит к снижению теплопроводности по сравнению с равновесным состоянием. Теплопроводность диффузионных зон, формирующихся при температурах интенсивной диффузии (4-6 Вт/м-К), значительно отличается от теплопроводности металлов (52 Вт/м-К - сталь 08 и 22 Вт/м-К - титан), образующих слоистый интерметаллидный композит. Близкие значения расчетных коэффициентов теплопроводности диффузионных зон, полученные для образцов с различным соотношением толщин составляющих СКМ и объемным наполнением интерметаллидами, подтверждают возможность использования для СИК системы Ti-Fe методики расчета теплопроводности, основанной на правиле аддитивности.

5. На основе исследований формирования диффузионной зоны в титано-стальных композитах разработаны технологические процессы получения износостойких интерметаллидных покрытий:

- с «развитой» поверхностью, повторяющей волнообразный профиль границы раздела, и повышенными теплоизоляционными свойствами. Особенностью данной технологии является совмещение операций диффузионного отжига и закалки композита, последовательно обеспечивающих формирование на его межслойной границе интерметаллидной прослойки, ее разрушение и получение на поверхности титана и стали интерметаллидных покрытий, толщина которых составляет соответственно 67 и 33% от ее общей толщины. Предложенная технология защищена патентами РФ;

- с многослойной металл-интерметаллид-металл структурой, ориентированной перпендикулярно направлению износа и обеспечивающей их высокие эксплуатационные характеристики.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Трыков, Ю.П. Утилизация изделий из слоистых титано-стальных композитов / Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Изв.вуз. Черная металлургия. - 2006. №11.- С.70

2. Трыков, Ю.П. Влияние горячей прокатки на свойства сваренного взрывом трехслойного титано-стального композита / Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Изв.вуз. Черная металлургия. - 2007. №1. - С.68-69.

3. Трыков, Ю.П. Влияние нагревов на структуру и микромеханические свойства композиционного соединения титан ВТ1-0 + Сталь У7 / Ю.П. Трыков, А.П. Ярошенко, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Изв.вуз. Черная металлургия. - 2007. №7. - С.42-44. Steel in Translation. -2007. - Vol. 37, № 7. - P. 593-595.

4. Шморгун, В.Г. Влияние упругопластической деформации на кинетику диффузии в ти-тано-стальном композите / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Деформация и разрушение материалов. - 2007. №11.- С.6-10.

5. Трыков, Ю.П. Опыт получения тонколистового жаропрочного композита титан-сталь / Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Изв.вуз. Черная металлургия. - 2008. №1. -С.69.

6. Шморгун, В.Г. Формирование диффузионной прослойки в титаностальном композите / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В. Слаутин, В.Н. Арисова // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2008. №6. - С.39-42.

7. Трыков, Ю.П. Комплексная технология изготовления и свойства тонколистового ти-тано-стального композита / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Производство проката. - 2008. №12. - С.24-25.

8. Трыков, Ю.П. Исследование кинетики диффузии в композитах системы Ti-Fe / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Изв.вуз. Черная металлургия. - 2008. Xsl 1. - С.20-22. Steel in Translation. - 2008. - Vol. 38, № 11. - P. 900-902.

9. Трыков, Ю.П. Влияние высокотемпературной термообработки на кинетику диффузии в титаностальном композите / Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Изв.вуз. Черная металлургия. - 2009. №1. - С.69-70.

10. Трыков, Ю.П. Об оценке прочности свариваемых взрывом соединений / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов // Изв. вузов. Чёрная металлургия. - 2009. - № 3. - С. 67.

11. Шморгун, В.Г. Температурно-временные условия образования и роста диффузионных прослоек в композитах системы Ti-Fe / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов // Технология металлов. - 2009. №10. - С.32-34.

12. Шморгун, В.Г. Влияние деформации изгиба на микромеханические свойства и кинетику диффузии в слоистом композите системы Ti-Fe / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Известия ВолгГТУ. Материаловедение и прочность элементов кон-струкций.-2005.-Вып.1.-№3. - С.21-24.

13. Трыков, Ю.П. Влияние деформации растяжения на микромеханические свойства и кинетику диффузии в трехслойном композите системы Ti-Fe / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, В.Ф. Даненко, Д.Ю. Донцов // Известия ВолгГТУ. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении.-2007.-Вып.1.-№3. - С.27-30.

14. Шморгун, В.Г. Влияние температурно-временных факторов на формирование структуры СИК системы Ti-Fe / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В. Слаутин, В.Н. Арисова // Известия ВолгГТУ. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машино-строении.-2008.-Вып.2.-№10/48. - С.25-28.

15. Шморгун, В.Г. Формирование структуры в многослойных соединениях титана со сталями с различным содержанием углерода после высокотемпературных нагревов / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В. Слаутин // Известия ВолгГТУ. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - 2009. - Вып.З, №11/59. - С.23-26.

16. Трыков, Ю.П. Исследование тепло- и электропроводности СИК титан-сталь / Ю.П. Трыков, Д.В. Проничев, JIM. Гуревич, О.В. Слаутин, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов, Е.Б. Михайлов // Известия ВолгГТУ. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - 2010. - Вып.4, №4/64. - С.17-21.

17. Пат. 2305624 РФ, МКИ 7 В 26 F 20/08, С 22 В 7/00; Способ разделения композиционного материала титан-сталь/ Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 22.02.2006, № 2006105602/02; Опубл. 10.09.2007

18. Пат. 2350442 РФ, МКИ 7 В 23 К 20/08; Способ получения износостойких покрытий / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 17.04.2007, № 2007114514/02; Опубл. 27.03.2009, бюл. №9

19. Пат. 2355536 РФ, МКИ 7 В 23 К 20/08; Способ получения изделий с внутренними полостями сваркой взрывом / С.П. Писарев, Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 10.12.2007, № 2007145799/02; Опубл. 20.05.2009

20. П.м. ¡85856 РФ, МПК В32В15/20, В23К101/14; Композиционный теплозащитный экран с внутренней полостью/ С.П. Писарев, Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 27.04.2009, № 2009115950/22; Опубл. 20.08.2009

21. П.м. 79477 РФ, МПК В 23 К 101/14, В 23 К 20/08. Композиционный цилиндрический теплообменник с внутренними полостями / С.П. Писарев, Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов, В.Ф. Казак; ГОУ ВПО "Волгогр. гос. техн. ун-т". - 2009.

22. П.м. 86899 РФ, МПК В23К20/08, В23К101/14; Композиционный теплозащитный экран с внутренней полостью/ Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 27.04.2009, № 2009115909/22; Опубл. 20.09.2009

23. Пат. 2370350 РФ, МКИ 7 В 23 К 20/08; Способ получения композиционного материала титан-алюминий / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 26.03.2008, №2008111658/02; Опубл. 20.10.2009

24. Пат. 2373035 РФ, МПК В 23 К 20/08. Способ получения изделий с внутренними полостями путём взрывного нагружения / С.П. Писарев, Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревнч, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов, Д.С. Самарский, В.Ф. Казак; ВолгГТУ. - 2009.

25. П.м. 97820 РФ, МПК F28D 7/00. Композиционный теплообменник с внутренними полостями / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 07.05.2010, № 2010118652/02; Опубл. 20.09.2010

26. П.м. 98166 РФ, МПК В23К 101/14. Композиционный цилиндрический теплообменник с внутренними полостями / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 07.05.2010, № 2010118650/02; Опубл. 10.10.2010

27. Шморгун, В.Г. Влияние конструктивно-технологических факторов на процессы диффузии в слоистых композиционных материалах / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // НПМ - 2004: сб. науч. тр. Международной конференции / ВолгГТУ. - Волгоград, 2004. - Т.П. - С. 264 - 265.

28. Трыков, Ю.П. Влияние термо-деформационного воздействия на кинетику диффузии в трехслойном титано-стальном СКМ / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, О-В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // НПМ - 2007: сб. науч. тр. Международной конференции / ВолгГТУ. - Волгоград, 2007. -С. 224 - 226.

29. Шморгун, В.Г. Формирование диффузионных прослоек в многослойных СКМ системы Ti-Fe / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В. Слаутин // НПМ - 2010: сб. науч. тр. Международной конференции / ВолгГТУ. - Волгоград, 2010. - С. 224 - 226.

30. Шморгун. В.Г. Влияние повторных нагревов на структуру и свойства титано-стальиого СИК / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Доицов, О.В. Слаутин // НПМ - 2010: сб. науч. тр. Международной конференции / ВолгГТУ. - Волгоград, 2010. - С. 226 - 227.

31. Шморгун, В.Г. О тепло- и электропроводности диффузионной прослойки в биметалле титан ВТ1-0+сталь 08кп / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, Д.В. Проничев, А.Ф. Трудов, О.В. Слаутин // НПМ - 2010: сб, науч. тр. Международной конференции / ВолгГТУ. -Волгоград. 2010. - С. 227 - 229.

32. Трыков, Ю.П. Влияние температурно-временных факторов на формирование диффузионной прослойки в титано-стальном композите / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов, М.О. Войнов // Наука и устойчивое развитие: Сборник статей П1 Всерос. науч. конф. - Нальчик: Изд. КБИГИ, 2009. С. 284-290.

33. Шморгун, В.Г. Исследование микромеханических свойств и кинетики диффузионных процессов в слоистом композите Ti-Fe / В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов // Инновационные технологии в обучении и производстве: Материалы III Всероссийской конференции / КТИ - Камышин, 2005. - Т.П. - С. 72 - 73.

34. Шморгун, В.Г. Влияние деформации растяжения на микромеханические свойства и кинетику диффузии в трехслойном титано-стальном КМ / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В. Слаутин // Прогрессивные технологии в обучении и производстве: Материалы IV Всероссийской конференции / КТИ - Камышин, 2006. - Т.П. - С. 108-109.

35. Трыхов, Ю.П. Зависимость механических свойств соединений ОТ4-ниобий-медь -12Х18Н10Т от толщин промежуточных слоев / Ю.П. Трыков, Л.М. Гуревич, Д.Ю. Донцов, В,Г. Шморгун, А. И. Богданов // Инновационные технологии в обучении и производстве: Материалы V Всероссийской научно-практической конференции / КТИ - Камышин, 2008. -T.I.-C. 107-110.

36. Шморгун, В.Г. Влияние термического воздействия на структуру околошовной зоны тнтано-стального композита / В.Г. Шморгун, ЮЛ. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В. Слаутин, A.B. Хахалев // Инновационные технологии в обучении и производстве: Материалы V Всероссийской иаучно-практической конференции / КТИ - Камышин, 2008. - T.I. - С. 139 - 141.

Личный вклад автора:

В работах [4,6,8,9, И -15,32-34,36] автором исследована кинетика диффузионных процессов. В работах [2, 3,10,16,27-31, 35] исследовано влияние параметров комплексного технологического процесса получения СИК на их свойства при нормальных и повышенных температурах. В работах [1, 5, 7, 17-26] обоснован выбор принципиальных схем и оптимальных параметров комплексной технологии получения СКМ и слоистых интерметаллидных композитов.

Подписано в печать '¿.В. // .2010 г. Заказ № ?$/ . Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0 Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета. 400131, г. Волгоград, просп. им. В.И. Ленина, 28, корп. №7

Введение.

Глава I. Структура и свойства металлических композиционных материалов системы титан-сталь.

1.1 Способы получения и свойства титано-стальных СКМ, изготовленных по комплексной технологии.

1.2 Структура и физико-механические свойства металлических соединений (интерметаллидов).

1.2.1 Влияние температуры на механические свойства интерметаллидов.

1.2.2 Условия образования интерметаллидов между разнородными металлами и сплавами.

1.3 Характер взаимодействия в системе титан металл.

1.4 Структура и свойства оплавленных участков на границе раздела сваренных взрывом соединениях системы Тл-Бе.

1.5 Влияние температуры термообработки на структуру и свойства титано-стальных биметаллов.

1.6 Механические свойства слоистых интерметаллидных композитов системы Тл-Ре.

1.7 Тепло- и электропроводность сплавов смесей и ограниченных твердых растворов.

1.8 Опыт и перспективы применения новых металлических материалов с интерметаллидным упрочнением.

Выводы по I главе и постановка задач исследования. ^

Глава II. Материалы, оборудование и методы исследования. ^^

2.1. Исследуемые материалы.

2.2. Методика проведения исследований.

2.2.1 Сварка взрывом двух- и многослойных титано-стальных соединений.

2.2.2 Выбор температуры прокатки многослойных композиций состава ВТ 1-0+сталь 08кп.

2.2.3 Высокотемпературная термообработка (диффузионный отжиг).

2.2.4 Измерение микротвердости в исследуемых СКМ.

2.2.5 Металлографические исследования.

2.2.6 Приготовление шлифов.

2.2.7 Исследование процессов диффузии.

2.2.8 Исследования влияния деформации на структуру и свойства титано-стального СКМ.

2.2.9 Рентгеновские исследования.

2.2.10 Методика нагружения титано-стального композита по нормали к зоне соединения.

2.2.11 Методика изучения теплопроводности.

2.2.12 Методика выполнения измерений удельной электрической проводимости.

2.2.13 Высокотемпературные испытания титано-стальных СИК.

2.2.14 Испытания на износ.

2.3 Обработка результатов эксперимента.

Выводы по главе II. ^

Глава III. Исследование диффузионных процессов в титано-стальных СКМ. 6g

3.1 Исследование влияния содержания углерода в стали на кинетику диффузии в слоистых титано-стальных композитах.

3.2 Исследование кинетики диффузии в композитах системы Ti-Fe.

3.3 Исследование фазового состава диффузионных прослоек, образующихся при нагреве композита титан ВТ1-0 + сталь 08кп.

3.4 Влияние повторных нагревов на структуру и свойства титано-стального СИК.

3.5 Влияние закалки и старения на структуру и свойства титано-стального СИК.

Выводы по главе III. ^

Глава IV. Исследование влияния термического и силового воздействия на структуру и свойства многослойного титано-стального композита. gg

4.1 Исследование влияния степени обжатия при прокатке на структуру и свойства многослойного СКМ титан ВТ1-0 + сталь 08кп.

4.1.1 Влияние горячей прокатки на микротвердость и характер деформации СКМ.

4.1.2 Влияние конструкции СКМ титан ВТ1-0 + сталь 08кп и степени обжатия при его холодной прокатке на послойную деформацию.

4.1.3 Влияние степени обжатия при холодной прокатке на кинетику роста диффузионной прослойки.

4.2 Влияние упруго - пластической деформации на кинетику роста диффузионной прослойки.

4.2.1 Влияние деформации растяжения на микротвердость и кинетику роста диффузионной прослойки.

4.2.2 Влияние деформации изгиба на микротвердость и кинетику роста диффузионной прослойки.

4.3 Влияния знака и интенсивности нагрузки, приложенной по нормали к границе соединения, на рост диффузионной прослойки.

Выводы по главе IV. ллп

Глава V. свойства слоистых интерметаллидных композитов системы титан-сталь. ^ ^

5.1 Исследование теплопроводности слоистого интерметаллидного композита системы титан-железо.

5.2 Электропроводность слоистого интерметаллидного композита системы титан-железо.

5.3 Исследование механических свойств титано - стальных СИК при нормальных и повышенных температурах. '

5.4 Оптимизация состава и конструкции СИК.

5.5 Способ разделения композиционного материала титан-сталь.

5.6 Способ получения износостойких покрытий с повышенными теплоизоляционными свойствами.

5.7 Изготовление СИК с заданными жаропрочными свойствами.

5.8 Разработка комплексного технологического процесса изготовления износостойкого материала с покрытием из СИК.

Выводы по главе V.

Развитие энергетики, ракетно-космической и криогенной техники требует разработки технологических способов получения надежных титано-стальных соединений с гарантированными служебными свойствами. Проблема создания таких соединений традиционными способами сварки плавлением или прокатки, приводящими к нагреву границы раздела до расплавления или пластического состояния, не решена из-за образования хрупких интерметаллидов и карбидов И, делающих соединение неработоспособным. Образующаяся интерметаллидная прослойка резко охрупчивает соединение, а карбиды, являясь зародышами некогерентного типа, усиливают искажение кристаллических решеток на межфазной границе и этим дополнительно способствуют разупрочнению.

Идущие с 1963 года в ВолгГТУ исследования в области сварки взрывом и комплексной технологии, включающей сварку взрывом (СВ) в сочетании с последующей обработкой давлением (ОД) и термообработкой (ТО), позволили разработать научные основы и принципиально новые технологические процессы получения качественных титано-стальных композитов и соединений многоцелевого назначения, нашедших применение в ответственных конструкциях новой техники, в приборостроении, энергетическом, криогенном, химическом машиностроении и других высокотехнологичных отраслях промышленности.

Приоритетными направлениями работ являлось решение четырех основных задач по созданию: I - биметаллических титано-стальных листов практически неограниченных толщин с равнопрочностью сварного соединения наименее прочному из соединяемых металлов, и предназначенных для изготовления термически слабонагруженных узлов и конструкций (до 500-550°С); II- четырехслойных заготовок с наружными слоями из стали и титана и промежуточными слоями меди и ниобия (или их сплавов) толщиной 1-2 мм, являющихся «диффузионным барьером», препятствующим охрупчиванию соединений при нагревах до 1000°С; III -композиционных заготовок с наружными слоями из стали и титана и промежуточной четырехслойной прослойкой толщиной 1-2 мм, полученной с 5

Донцов Д.Ю.Кандидатская диссертацияВведение помощью СВ (II) и последующей горячей прокатки, что обеспечило реализацию эффекта контактного упрочнения за счет уменьшения толщины слоев ниобия и меди до 0,03 мм и разрушение соединения при испытании на отрыв слоев не по «мягким» прослойкам, а по наименее прочному основному металлу; детали и узлы из этого композита предназначены для эксплуатации в высоконагруженных в силовом отношении конструкциях, подвергающихся термическим воздействиям до 1000°С; IV - слоистых интерметаллидных композитов (СИК), являющихся новым классом конструкционных материалов из чередующихся металлических и интерметаллидных слоев и обладающих уникальным сочетанием, жаропрочных и теплофизических свойств.

Однако, несмотря на достигнутые успехи, до сих пор остаются недостаточно изученными вопросы влияния температурно-временных условий термообработки на кинетику диффузионного взаимодействия в зоне соединения титан-сталь, фазовый состав образующихся диффузионных слоев, а также механические и теплофизические свойства слоистых металлических и интерметаллидных композитов. Исследование этих и других вопросов, связанных с высокотемпературным воздействием на структуру и свойства титано-стальных композитов, представляет большой интерес, как для научных, так и для производственных целей.

Научная новизна работы заключается в выявлении основных закономерностей формирования структуры и теплофизических свойств слоистых интерметаллидных композитов системы Тл-Бе в процессе твердофазной диффузии.

Экспериментально доказано, что увеличение содержания углерода в стальных слоях слоистых композитов приводит к снижению скорости роста диффузионных прослоек на его межслойных границах за счет блокирования процесса гетеродиффузии прослойкой карбидов титана.

Показано, что повторные нагревы слоистых интерметаллидных композитов ниже температуры а-р превращения титана не влияют на структуру как основных металлов композиции, так и образовавшихся ранее

Донцов Д.Ю.Кандидатская диссертацияВведение диффузионных зон. При нагреве до более высоких температур последующее охлаждение приводит к фазовой перекристаллизации в. титановом слое, причем размер перекристаллизованной зоны увеличивается с ростом температуры нагрева и определяется концентрацией железа в твердом растворе.

Установлено, что теплопроводность полученных сваркой взрывом слоистых композиционных материалов системы ТьБе определяется их структурно-механической неоднородностью (зоны максимального упрочнения у границы раздела слоев, участки оплавленного металла и др.), а слоистых интерметаллидных композитов - объемным наполнением диффузионными прослойками, теплопроводность которых на порядок ниже теплопроводности исходных металлов.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с научно-техническими программами и грантами:

Теоретические и экспериментальные исследования диффузионных процессов с учетом температурно-силовых факторов и их влияния на структуру и физико-механические свойства композитных систем» (план фундаментальных исследований ВолгГТУ 16-53/437-04, 2004-2008).,

Развитие исследований в области оптимизации тепло физических и жаропрочностных свойств, создаваемых высокоэнергетическими методами композитных систем за счет управления процессами формирования их структурной и механической неоднородности» (план фундаментальных исследований ВолгГТУ 16-53/153-09, 2009-2013).

Создание научных основ и разработка комплексных технологий производства нового класса конструкционных и функциональных материалов - слоистых интерметаллидных композитов с уникальными жаропрочными, коррозионными и теплофизическими свойствами» (Грант РФФИ 07-08-96607; 2007-2009 г.)

Разработка моделей и методов расчета прочности неоднородных систем и создание теоретических основ оптимизации проектирования слоистых интерметаллидных композитов с уникальными жаропрочными и теплофизическими характеристиками» (Грант РФФИ 08-08-00056; 2008-2010

Разработка классификационной системы и создание на ее основе нового поколения жаропрочных конструкционных материалов - слоистых интерметаллидных композитов» (Грант Волгоградской области; 2009г.)

Создание научных основ производства функциональных: и конструкционных материалов нового поколения - слоистых интерметаллидных композитов, обладающих уникальньсшуш теплофизическими и жаропрочными свойствами» (Аналитическая ведомственная целевая программа; 2009-20 Юг.)

Разработка научных основ формирования, создаваезчязых высокоэнергетическими методами, слоистых интерметаллидазгых композиционных систем» (Грант РФФИ 10-08-00437-а; 2010-2012 гг.)

Создание теоретических основ получения нового класса конструкционных материалов — слоистых интерметаллидных композитов с градиентными физико-механическими свойствами» (Грант МК-218.201 0.8 Президента Российской Федерации для государственной поддержки молод^ых российских ученых-кандидатов наук на 2010-2011 гг.)

Работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературных источников, включающего 143 наименования, и приложеызи^з:, содержит 164 страницы машинописного текста, 75 рисунков, 34 таблицы.

В первой главе на основе литературных данных рассмотрены области применения и основные способы получения титано-стальных слоистых композитов. Проанализированы литературные данные, касающиеся влияыия температурно-временных и силовых воздействий на развитие химической неоднородности на границе раздела слоев соединений, полученных сварьсой взрывом. Изложены существующие представления о способах получения интерметаллидов и интерметаллических соединений, рассмотрен опыт создания и перспективы применения новых материалов на основе интерметаллидов. Намечены направления исследований, способных расширить область знаний и представлений о слоистых интерметаллидных композитах, получаемых по комплексной технологии.

Дониов Д.Ю.Кандидатская диссертацияВведение

Во второй главе определен круг исследуемых материалов, описана методика проводимых экспериментов и способов обработки полученных данных. Обоснованы и выбраны диапазоны варьирования условиями и режимами СВ, ОД и ТО титано-стальных соединений. Усовершенствована методика определения тепло- и электропроводности титано-стальных СКМ и СИК.

В третьей главе исследована кинетика роста диффузионной прослойки в СИК системы Ti-Fe, показано влияние содержания углерода-на диффузионное взаимодействие, приведены уравнения, позволяющие определять режимы ТО, исключающие образование "опасных" диффузионных прослоек, а при создании СИК назначать оптимальные параметры нагревов, обеспечивающие реализацию требуемого соотношения основных и интерметаллидных слоев, установлено, что диффузионные зоны СИК имеют многослойное строение и характеризуются определенной толщиной и фазовым составом, зависящим, в основном, от температурно-временных условий нагревов, изучено влияние режимов вторичной ТО на структуру и свойства СИК.

В четвертой главе показано влияние термо-деформационного воздействия на структуру и свойства многослойного титано-стального композита. Представлены экспериментальные данные и проведен анализ влияния степени обжатия при горячей и холодной прокатке СКМ, растягивающей и сжимающей нагрузки, приложенной по нормали к границе соединения, деформации при растяжении и изгибе, на кинетику начальных этапов диффузионного взаимодействия. Получены цифровые значения параметров диффузии для назначения обоснованных режимов промежуточных или окончательных отжигов полуфабрикатов или готовых изделий из композиции состава титан ВТ1-0 + сталь 08кп.

В пятой главе представлены экспериментальные данные и проведен анализ результатов изучения тепло- и электропроводности СКМ титан ВТ1-0+сталь 08кп. Получены цифровые значения теплопроводности для диффузионных прослоек, формирующихся при температурах интенсивной диффузии. Определены механические свойства титано-стальных СКМ и СИК на их основе в интервале температур 20-800°С.

Приведены примеры практической реализации результатов проведенных исследований. Разработаны принципиальные технологии: разделения титано-стальных СКМ с целью утилизации составляющих их металлов; получения СКМ с износостойким интерметаллидным покрытием; получения износостойкого покрытия, состоящего из чередующихся и ориентированных перпендикулярно направлению износа ферритных и карбидо-интерметаллидных слоев.

Диссертационную работу завершают основные выводы. В приложении к работе приведены патенты РФ и акты внедрения, подтверждающие практическую ценность и актуальность данного исследования.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Трыков, Ю.П. Утилизация изделий из слоистых титано-стальных композитов / Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Изв.вуз. Черная металлургия. - 2006. №11. — С.70

2. Трыков, Ю.П. Влияние горячей прокатки на свойства сваренного взрывом трехслойного титано-стального композита / Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Изв.вуз. Черная металлургия. - 2007. №1. - С.68-69.

3. Трыков, Ю.П. Влияние нагревов на структуру и микромеханические свойства композиционного соединения титан ВТ1-0 + Сталь У7 / Ю.П. Трыков, А.П. Ярошенко, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Изв.вуз. Черная металлургия. - 2007. №7. - С.42-44. Steel in Translation. - 2007. - Vol. 37, № 7. - P. 593-595.

4. Шморгун, В.Г. Влияние упругопластической деформации на кинетику диффузии в титано-стальном композите / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Деформация и разрушение материалов. - 2007. №11. - С.6-10.

5. Трыков, Ю.П. Опыт получения тонколистового жаропрочного композита титан-сталь / Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Изв.вуз. Черная металлургия. — 2008. №1. — С.69.

6. Шморгун, В.Г. Формирование диффузионной, прослойки в титаностальном композите / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В.

Донцов Д. Ю. Кандидатская диссертацияВведение

Слаутин, В.Н. Арисова // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2008. №6. -С.39-42.

7. Трыков, Ю.П. Комплексная технология изготовления и свойства тонколистового титано-стального композита / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Производство проката. - 2008. №12. - С.24-25.

8. Трыков, Ю.П. Исследование кинетики диффузии в композитах системы Ti-Fe / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Изв.вуз. Черная металлургия. - 2008. №11.- С.20-22. Steel in Translation. - 2008. - Vol. 38,№ 11.-P. 900-902.

9. Трыков, Ю.П. Влияние высокотемпературной термообработки на кинетику диффузии в титаностальном композите / Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Изв.вуз. Черная металлургия. - 2009. №1. - С.69-70.

10. Трыков, Ю.П. Об оценке прочности свариваемых взрывом соединений / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов // Изв. вузов. Чёрная металлургия. - 2009. - № 3. - С. 67.

11. Шморгун, В.Г. Температурно-временные условия образования и роста диффузионных прослоек в композитах системы Ti-Fe / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов // Технология металлов. - 2009. №10. - С.32-34.

12. Шморгун, В.Г. Влияние деформации изгиба на микромеханические свойства и кинетику диффузии в слоистом композите системы Ti-Fe / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // Известия ВолгГТУ. Материаловедение и прочность элементов конструкций.-2005.-Вьш.1.-№3. - С.21-24.

13. Трыков, Ю.П. Влияние деформации растяжения на микромеханические свойства и кинетику диффузии в трехслойном композите системы Ti-Fe / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, В.Ф. Даненко, Д.Ю. Донцов // Известия ВолгГТУ. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении.-2007.-Вып.1.-№3. - С.27-30.

14. Шморгун, В.Г. Влияние температурно-временных факторов на формирование структуры СИК системы Ti-Fe / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В. Слаутин, В.Н. Арисова // Известия ВолгГТУ. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении.-2008.-Вып.2.-№10/48.-С.25-28.

Донцов Д. Ю.Кандидатская диссертацияВведение

15. Шморгун, В.Г. Формирование структуры в многослойных соединениях титана со сталями с различным содержанием углерода после высокотемпературных нагревов / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В. Слаутин // Известия ВолгГТУ. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - 2009. - Вып.З, №11/59. — С.23-26. 16. Трыков, Ю.П. Исследование тепло- и электропроводности СИК титан-сталь / Ю.П. Трыков, Д.В. Проничев, JI.M. Гуревич, О.В. Слаутин, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов, Е.Б. Михайлов // Известия ВолгГТУ. Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении. - 2010. - Вып.4, №4/64. - С. 17-21.

17. Пат. 2305624 РФ, МКИ 7 В 26 F 20/08, С 22 В 7/00; Способ разделения композиционного материала титан-сталь/ Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 22.02.2006, № 2006105602/02; Опубл. 10.09.2007

18. Пат. 2350442 РФ, МКИ 7 В 23 К 20/08; Способ получения износостойких покрытий / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 17.04.2007, № 2007114514/02; Опубл. 27.03.2009, бюл. №9

19. Пат. 2355536 РФ, МКИ 7 В 23 К 20/08; Способ получения изделий с внутренними полостями сваркой взрывом / С.П. Писарев, Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 10.12.2007, № 2007145799/02; Опубл. 20.05.2009

20. П.м. 85856 РФ, МПК В32В15/20, В23К101/14; Композиционный теплозащитный экран с внутренней полостью/ С.П. Писарев, Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 27.04.2009, № 2009115950/22; Опубл. 20.08.2009

21. П.м. 79477 РФ, МПК В 23 К 101/14, В 23 К 20/08. Композиционный цилиндрический теплообменник с внутренними полостями / С.П. Писарев, Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов, В.Ф. Казак; ГОУ ВПО "Волгогр. гос. техн. ун-т". - 2009.

22. П.м. 86899 РФ, МПК В23К20/08, В23К101/14; Композиционный теплозащитный экран с внутренней полостью/ Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 27.04.2009, № 2009115909/22; Опубл. 20.09.2009

23. Пат. 2370350 РФ, МКИ 7 В 23 К 20/08; Способ получения композиционного материала титан-алюминий / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 26.03.2008, №2008111658/02; Опубл.

20.10.2009

24. Пат. 2373035 РФ, МПК В 23 К 20/08. Способ получения изделий с внутренними полостями путём взрывного нагружения / С.П. Писарев, Ю.П. Трыков, Л.М. Гуревич, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов, Д.С. Самарский, В.Ф. Казак; ВолгГТУ. - 2009.

25. П.м. 97820 РФ, МПК ¥2%В 7/00. Композиционный теплообменник с внутренними полостями / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 07.05.2010, № 2010118652/02; Опубл. 20.09.2010

26. П.м. 98166 РФ, МПК В23К 101/14. Композиционный цилиндрический теплообменник с внутренними полостями / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, Д.Ю. Донцов и др. Волг; Заявл. 07.05.2010, № 2010118650/02; Опубл.

10.10.2010

27. Шморгун, В.Г. Влияние конструктивно-технологических факторов на процессы диффузии в слоистых композиционных материалах / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // НПМ - 2004: сб. науч. тр. Международной конференции / ВолгГТУ. - Волгоград, 2004. - Т.П. - С. 264 - 265.

28. Трыков, Ю.П. Влияние термо-деформационного воздействия на кинетику диффузии в трехслойном титано-стальном СКМ / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов // НПМ - 2007: сб. науч. тр. Международной конференции / ВолгГТУ. - Волгоград, 2007. — С. 224 - 226.

29. Шморгун, В.Г. Формирование диффузионных прослоек в многослойных СКМ системы ТьРе / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В. Слаутин // НПМ - 2010: сб. науч. тр. Международной конференции / ВолгГТУ. - Волгоград, 2010. - С. 224 - 226.

30. Шморгун, В.Г. Влияние повторных нагревов на структуру и свойства титано-стального СИК / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В. Слаутин // НПМ - 2010: сб. науч. тр. Международной конференции / ВолгГТУ. - Волгоград, 2010. - С. 226 - 227.

31. Шморгун, В.Г. О тепло- и электропроводности диффузионной прослойки в биметалле титан ВТ1-0+сталь 08кп / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, Д.В. Проничев, А.Ф. Трудов, О.В. Слаутин // НПМ -2010: сб. науч. тр. Международной конференции / ВолгГТУ. - Волгоград, 2010.

- С. 227 - 229.

32. Трыков, Ю.П. Влияние температурно-временных факторов на формирование диффузионной прослойки в титано-стальном композите / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, Д.Ю. Донцов, М.О. Войнов // Наука и устойчивое развитие: Сборник статей III Всерос. науч. конф. — Нальчик: Изд. КБИГИ, 2009. С. 284-290.

33. Шморгун, В.Г. Исследование микромеханических свойств и кинетики диффузионных процессов в слоистом композите Ti-Fe / В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов // Инновационные технологии в обучении и производстве: Материалы III Всероссийской конференции / КТИ

- Камышин, 2005. - Т.Н. - С. 72 - 73.

34. Шморгун, В.Г. Влияние деформации растяжения на микромеханические свойства и кинетику диффузии в трехслойном титано-стальном КМ / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В. Слаутин // Прогрессивные технологии в обучении и производстве: Материалы IV Всероссийской конференции / КТИ - Камышин, 2006. - Т.П. - С. 108-109.

35. Трыков, Ю.П. Зависимость механических свойств соединений ОТ4-ниобий-медь -12Х18Н10Т от толщин промежуточных слоев / Ю.П. Трыков, JI.M. Гуревич, Д.Ю. Донцов, В.Г. Шморгун, А. И. Богданов // Инновационные технологии в обучении и производстве: Материалы V Всероссийской научно-практической конференции / КТИ — Камышин, 2008. — T.I.-C. 107-110.

36. Шморгун, В.Г. Влияние термического воздействия на структуру околошовной зоны титано-стального композита / В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, Д.Ю. Донцов, О.В. Слаутин, A.B. Хахалев // Инновационные технологии в обучении и производстве: Материалы V Всероссийской научно-практической конференции / КТИ - Камышин, 2008. - T.I. - С. 139-141.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных научно-технических конференциях «Новые перспективные материалы и технологии их получения» (Волгоград 2004, 2007, 2010), Всероссийской научно-технической конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве» (Камышин 2005-2008), III и IV Всероссийской научной конференции «Наука и устойчивое развитие» (Нальчик 2009, 2010), научно-практических конференциях студентов и молодых ученых Волгограда и Волгоградской области (Волгоград 20042009), ежегодных научно-технических конференциях Волгоградского государственного технического университета (Волгоград 2005-2010).

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

В заключение автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность своему научному руководителю, доктору технических наук, профессору В.Г. Шморгуну за постоянное внимание и помощь при выполнении работы. Кроме того, выражаю особую признательность заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору Ю.П. Трыкову, в значительной мере определившему направление работы. Выражаю благодарность кандидату технических наук, доценту В.Н. Арисовой, кандидату технических наук, доценту JI.M. Гуревичу, кандидату технических наук, доценту Д.В. Проничеву, кандидату технических наук, доценту О.В. Слаутину, кандидату технических наук, доценту А. Ф. Трудову, и всем сотрудникам кафедры «Материаловедение и КМ» Волгоградского государственного технического университета за помощь при выполнении экспериментов.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ!

1. Показано, что; диффузионная' зона ве титано-стальных композитах формируется поэтапно., При температурах термообработки: до« 800-С она имеет игольчатую1 структуру и состоит из твердых растворов титана и интерметаллидных соединений титана; с железом: В? диапазоне: температур 800-880°С между стальным слоем; и зоной- с игольчатой: структурой; образуется? прослойка интерметаллидного состава (Ре2Т1 и РеТ1), при температурах выше 880?€ . к- ней? примыкает тонкая? прослойка-Интенсивность, роста диффузионной' зоньг в. основном? определяется* температурок нагрева; и подчиняется' параболическому закону.- Появление прослойки игольчатой структуры^твердостью 5,2 ГПа в СКМ, подвергнутых ■ х • в после сварки взрывом горячей: обработке давлением» (прокатке), происходит при более низких температурах и меньших временах выдержки.

X. Обезуглероживание стальных: слоев? многослойного титано-стального композита при его нагреве в диапазоне температур 900- 1000°С обеспечивает формирование структуры слоистого интерметаллидного композита в виде чередующихся ферритных и карбидо-интерметаллидных слоев и обуславливает нецелесообразность использования; в. качестве . его металлической основьъ средне и высокоуглеродистых сталей. При прочих равных условиях термообработки уменьшение содержания; углерода в стальных слоях приводит к росту объемного наполнения слоистого интерметаллидного композита интерметаллидами, его- прочности и температурного диапазона работоспособности.

3. Повторные нагревы слоистых интерметаллидных композитов ниже температуры а-р превращения титана не влияют на структуру и свойства как основных металлов композиции,, так и образовавшейся после первичной термообработки диффузионной зоны. Нагрев до более высоких температур, приводящий к появлению в титановом слое перекристаллизованной зоны, размер которой определяется концентрацией железа в твердом- растворе,, температурой и временем термообработки, позволяет проводить упрочняющую термообработку (закалка+старение) как титанового слоя, так и прослойки интерметаллидного состава.

4. Теплопроводность СКМ системы ТьБе, полученных СВ, определяется их структурно-механической неоднородностью. Наличие зоны-максимального упрочнения-у границы раздела слоев ^ приводит к снижению теплопроводности по сравнению с равновесным состоянием. Теплопроводность диффузионных зон, формирующихся при температурах интенсивной диффузии (4-6 Вт/м-К), значительно отличается от теплопроводности металлов. (52* Вт/м-К — сталь 08. и 22 Вт/м-К - титан), образующих слоистый интерметаллидный композит. Близкие значения расчетных коэффициентов теплопроводности диффузионных зон, полученные для образцов'с различным-соотношением толщин составляющих СКМ и объемным* наполнением интерметаллидами, подтверждают возможность использования^ для СИК системы ТьРе методики расчета теплопроводности, основанной на правиле аддитивности.

5. На" основе исследований'формирования диффузионной зоны в титано-стальных композитах разработаны технологические процессы- получения* износостойких интерметаллидных покрытий:

- с «развитой» поверхностью, повторяющей волнообразный профиль границы раздела, и повышенными теплоизоляционными свойствами. Особенностью данной технологии является совмещение операций диффузионного отжига и закалки композита, последовательно обеспечивающих формирование на его межслойной границе интерметаллидной прослойки, ее разрушение и получение на поверхности титана и стали интерметаллидных покрытий, толщина которых составляет соответственно 67 и 33% от ее общей толщины. Предложенная технология защищена патентами РФ; с многослойной металл-интерметаллид-металл структурой, ориентированной перпендикулярно направлению износа и обеспечивающей их высокие эксплуатационные характеристики.

1. 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.

2. 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.

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

4. Трыков, А.Ю. Исследование и разработка комплексной технологии изготовления кольцевых титано-стальных переходников большого диаметра" для ремонта теплообменного оборудовании АЭС. / А.Ю. Трыков: дисс.канд.техн.наук-Волгоград, 1990. 166 с.

5. Комплексная технология изготовления слойных композитов / Ю.П. Трыков и др. // Сборник научных докладов. Миасс, 1990. - С. 34-35.

6. Казак, H.H. К вопросу образования «белой фазы» при соударении пластин титана со сталью / H.H. Казак, B.C. Седых, Ю.П. Трыков // Материалы научной конференции: тр. / ВПИ. Волгоград, 1965. - Т. 1 -С. 11-17

7. Казак, H.H. О микроскопической неоднородности соединений при сварке взрывом: дис. . канд. техн. наук : / ВолгГТУ. Волгоград. -1986.-256 с.

8. Лысак, В.И. Сварка взрывом / В.И. Лысак, С.В.Кузьмин. М.: Машиностроение, 2005. - 544 с.

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

10. Николаев, Г. А. Проектирование сварных конструкций в машиностроении / Г. А. Николаев и др. -М.: Машиностроение, 1975. 367с.

11. И. Трыков, Ю.П. Комплексные технологические процессы производства композиционных материалов и изделий/ Ю.П. Трыков// Наука производству. 2000. - №1. - С.20-23.

12. Examination of the fine structure of the weld zone of explosion-welded, titanium-steel joints/Yu.P. Trykov et al. // Welding International. 1999. -Vol.13, № 1.-pp. 64-66.

13. Механические свойства металлических соединений: сб. науч. тр. / под ред. И.К. Корнилова. М.: Металлургиздат, 1962. - 278 с.

14. Хансен, Мл Структуры двойных сплавов:, справочник. В 2 т. / М. Хансен, К. Андерко. М.: Металлургиздат, 1962. - Т. 1. - 540 е.; Т.2. - 435 с.

15. Suryanarayana, С. Mechanical alloying and milling, 2004, p. 241.18: Churchman A.T., GreachG.A., Wintov J. Proc. Roy. Soc. V.230,: .1956,' p. 194. ' \

16. Taotao, A. Microstructure and mechanical properties of in-situ synthesized A1203/TiAl composites / A. Taotao // Chinese Journal^ of Aeronautics. -2008. Vol.21, - pp. 559-564.

17. Schwab G.M. Experimentia v.2, 1946, p. 103.

18. Имаев, В. M. Механические свойства литого интерметаллидного сплава. Ti-43Al-7(Nb,Mo)-0;2B (AT. %) после термической обработки / В. М. Имаев, Р. М; Имаев, Т. Г. Хисматуллин // Физика металлов- и металловедение: 2008. - Т. 105, №5. - С. 516-522.

19. Савицкий, Е.М. Механические испытания интерметаллидных соединений / Е.М. Савицкий // ДАН СССР. 1948. - Т.62. - С. 349.

20. Фазовый состав, структура и механические свойства богатых титаном сплавов системы Ti—Dy-Sn / М.В. Буланова и др. // Доповщ1 Нацюнально1 академ1'1 наук Укра'ши. 2007. - №6. - С. 95-104.

21. Травин, О.В; Материаловедение / О.В. Травин, Н.Т. Травина. М.: Металлургия, 1989. - 384 с.

22. Formation and growth kinetics of intermediate phases in Ni-Al diffusion couples / R. Xiao et al. // Journal of wuhan university of technolotgy: mater, sci. ed. 2009. - Vol.24, No.5. - pp. 787-790.

23. Борщевский, A.C. Микротвердость полупроводниковых соединений / A.C. Борщевский, H.A. Горюнова, Н.К. Тахтарова // ЖТФ. 1957. - Т.27. -С. 1408.

24. Лариков, JI.H. Диффузионные процессы в твердой фазе при сварке / JI.H. Лариков, В.Р. Рябов, В.М*. Фальченко. -М.: Машиностроение, 1975. 192 с.

25. Бугаков, В.З. Диффузия в металлах и сплавах / В.З. Бугаков. Л.: Гостехиздат, 1947. — 212.С.

26. Лариков, Л.Н; Металлофизика / Л.Н-. Лариков, A.B. Лозовская, В.Ф. Полищук. Киев: Наукова думка, 1969: - 320 с.

27. Рябов, В.Р. Применение биметаллических и армированных стале -алюминиевых соединений / BiPl Рябов. М.: Металлургия, 1975. - 287 с.

28. Бокштейн, С.З. Диффузия в металлах / С.З. Бокштейн. М.: Металлургия, 1978. - 250 с.

29. Мальцев, М.В. Технология производства ниобия и его сплавов / М.В. Мальцев, А.И. Байков, В.Я. Соловьев. М.: Металлургия, 1966. - 174 с.

30. Металлохимические свойства элементов-периодической системы / И.И. Корнилов, Н.М. Матвеева, Л.И. Пряхина и др.. М.: Наука, 1966. - 350 с.

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

32. Корнилов, И.И'. Титан и его сплавы / И.И. Корнилов // Сборник научных статей. -М., 1963. С.56 - 80.

33. Ning, W. Microstructure and wear resistance of laser clad TiFe/beta-Ti composite coating /W. Ning, W. Hua-Ming // Heat Treatment of Metals (China). 2009. - Vol. 34, № 6. - pp. 46-48.

34. Корнилов, И.И. Диаграммы равновесия металлов IV группы / И.И. Корнилов, П.В. Будберг // Диаграммы состояния металлических систем: ВКМ.-М., 1968.-310 с.

35. Казак, H.H. Свойства соединений титан сталь при сварке взрывом. / H.H. Казак, B.C. Седых, ЮЛ. Трыков // Новое в сварке взрывом: сб. ст. / ЦИНТИхимнефтемаш. - М., 1966. - С.14-21.

36. Седых, B.C. Особенности микронеоднородности сваренных взрывом соединений / B.C. Седых // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: сб. науч. тр. / ВПИ. Волгоград, 1975. - С. 3-39.

37. Мирский, Л.И. Процессы диффузии в сплавах / Л.И. Мирский. М.: Оборонгиз, 1959. - 122 с.

38. Герцрикен, С.Д. Диффузия в металлах и сплавах в твердой фазе / С.Д. Герцрикен, И .Я. Дехтяр. М.: ГОСФИЗМАТИЗДАТ, 1960. - 356 с.

39. Влияние промежуточного отжига после предварительной пластической деформации на диффузию / С.З. Бокштейн, Т.И. Гудкова, A.A. Жуховицкий, С.Т. Кишнин // Процессы диффузии, структура и свойства металлов. -М., 1964.-С. 119- 131.

40. Корнилов, И.И. Металлоиды и взаимодействие между ними / И.И. Корнилов. -М.: Наука, 1964. 234 с.

41. Шиняев, А .Я. Некоторые закономерности образования' и роста новой фазы при взаимной диффузии металлов / А .Я. Шиняев // Изв. АН СССР. Металлы.-1965 .—№4. С.92-99.

42. Гомозов, Л.И. К теории легирования жаропрочных сплавов / Л.И. Гомозов // Труды ИМЕТ им. Байкова / АН СССР. М:, 1958. - С.55-63.

43. Криштал, М.А. Диффузионные процессы в железных сплавах / М.А. Криштал. М.: Изд-во черной и цветной металлургии, 1963. - 278 с.

44. Корнилов, И.И. Некоторые механические и физические свойства сплавов системы титан хром — железо / И.И. Корнилов, Н.Г. Борискина // Новые исследования* титановых сплавов: тр. 6-го совещания. - М., 1964. - С.48-51.

45. Грузин, П.Л. Диффузия в титане и сплавах на его основе / П.Л. Грузин, C.B. Зеленский, Л.Д. Тютюник // Проблемы металловедения и физики металлов: сб ст. 1958. - №5. - С.498-502.

46. Молчанова, Е.К. Диаграммы состояния титановых сплавов: атлас / Е.К. Молчанова. -М.: Машиностроение, 1964. 324 с.

47. Шморгун, В.Г. Комплексные технологические процессы получения слоистых интерметаллидных композитов/В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин // Конструкции из композиционных материалов. — 2005. № 3. - С. 3 - 10.

48. Слаутин, О.В. Исследование структуры и физико-механических свойств слоистых интерметаллидных композитов систем Cu-Al и Ti-Fe с разработкой комплексной технологии их получения / О. В. Слаутин: дисс. .канд.техн.наук Волгоград, 2005. - 204 с.

49. Композиционные материалы: в 8 т. Т. 5 / Ф. Ф. Ленг и др.; под ред. Л. Браутмана. М.: Мир, 1978. - 484 с.

50. Мирюков, В.Е. Теплопроводность и электропроводность металлов и сплавов/ В.Е. Мирюков. М.: Металлургиздат, 1969. - 269 с.

51. Дульнев, Г.Н. Теплопроводность смесей и композиционных материалов/ Г.Н. Дульнев, Ю.П. Заричняк. Л., «Энергия», 1974. - 264 с.

52. Харламов, А.Г. Измерение теплопроводности твердых тел/ А.Г. Харламов. -М.: Атомиздат, 1973. 342 с.

53. Диаграммы состояния металлических систем, вып II под. ред. Н.В. Агеева.- М., изд-во ВИНИТИ, 1953. 245 с.

54. Теплопроводность твердых тел: Справочник / Под ред. Охотина A.C. -М.: Энергоатомиздат, 1984. 320с.

55. Alen Rassel J. Nature Materials (Ames Laboratory). №9.2003,2, pp. 587-590.

56. Седых, B.C. Расчет условий оплавления и количества оплавленного металла при сварке взрывом^ / B.C. Седых, А.П. Соннов // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: сб. науч. тр. / ВПИ. -Волгоград, 1974. С. 25-34.

57. Интерметаллические соединения: сб. науч. тр. / под. ред. Корнилова И.И. М.: Металлургия, 1970. - 440 с.

58. Металлиды строение, свойства, применение: сб. науч. тр. / под. ред. Корнилова И.И. - М.: Наука, 1971. - 168 с.

59. Создание жаропрочного композиционного материала системы титан-железо/ Трыков Ю.П., Ярошенко А.П., А.И. Еловенко и др. // Металловедение и прочность материалов: сб. науч. тр. / ВПИ. -Волгоград, 1990. С. 3-18.

60. Создание жаропрочного композиционного материала системы титан-железо/ В.Н. Гульбин, А.И. Еловенко, Ю.П. Трыков и др. // Вопросы атомной науки и техники / ЦНИИатоминформ.- М., 1991. С. 12-14.

61. Уайл, Г. Дж. Требования к высокотемпературным материалам для воздушно-реактивных двигателей / Г., Дж. Уайл. М.: Металлургия, 1968.- 180 с.

62. Харченко, Г.К. Плакирование стали титаном через прослойку ванадия / Г.К. Харченко, В.Г. Каленко // Цветные металлы. 1966. - № 8. - С.43-48.

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

64. Исследование электрофизических характеристик сваренных взрывом биметаллических соединений / В.С Седых, В.Я. Смелянский, В.А. Хрипунов и др. // Сварка взрывом и свойства сварных соединений: сб. науч. тр. / ВолгПИ. Волгоград, 1989. С. 46-55.

65. Дорошенко, А.В. Нейгроннографическое определение структуры сплавов титан железо и титан - кобальт / А.В. Дорошенко // ФММ. - 1967. - Т. 23, вып. 3. - С. 562-563.

66. Арисова, В.Н. Рентгеновские исследования диффузионных прослоек композиционных материалов системы титан-сталь/ В.Н. Арисова, С.А. Волобуев, Ю.П. Трыков // Металловедение и прочность материалов: Межвуз. сб. науч. тр. Волгоград, 1997 С.28-32.

67. Влияние условий деформирования на свойства титано-стального биметалла/В.Н. Гульбин, В.П. Белоусов, Ю.П. Трыков и др. //Вопросы атомной науки и техники. Сер. Ядерная техника и, технология.- 1989, вып.4.- С.39-43.

68. Каракозов, Э.С. Соединение металлов в твердой фазе/ Э.С. Каракозов.-М.: Металлургия, 1976,- 264 с.

69. Кипарисов, С .С. Оборудование предприятия порошковой металлургии/ С.С. Кипарисов, Падалко 0:В.- М.: Металлургия, 1988.- 447 с.

70. Конон, Ю.А. Сварка взрывом / Ю.А. Конон, Л.Б. Первухин, А.Д. Чудновский // Под ред. В.М. Кудинова. — М.: Машиностроение, 1987. -216 с.

71. Лариков, Л.Н. Диффузия в металлах и сплавах: Справочник/ Л.Н. Лариков, В.И. Исайчев. — Киев: Наукова думка, 1987. 512 с.

72. Седых, B.C. Классификация, оценка и связь основных параметров сварки взрывом/ B.C. Седых// Сварка взрывом и свойства сварных соединений.- Волгоград, 1985. С: 3-30.

73. Хорев, А.И. Основы создания слоистых композиционных материалов из титановых сплавов/ А.И. Хорев// Вестник машиностроения. 2008, №5. -С. 32-35.

74. Diffusion of carbon and titanium in у -iron in a magnetic field and a magnetic field gradient/ S. Nakamichi, S. Tsurekawa et al. // Journal of materials science. 2005, N40. pp. 3191-3198.

75. Структура и свойства слоистых интерметаллидных композиционных материалов системы титан-железо / Ю.П. Трыков, В.Г Шморгун., О.В. Слаутин, Д.В. Проничев // Конструкции из композиционных материалов, 2004, №1. с.48-53.

76. Корнилов, И.И. Титан и его сплавы / И.И. Корнилов // Сборник научных статей. М., 1963. - С.56 - 80.

77. Гуляев, А.П. Металловедение: учебник для вузов / А.П. Гуляев. 6-е изд., испр. и доп. - М.: Металлургия, 1986. - 544 с.

78. Марочник сталей и сплавов: справочник / под ред. В.Г. Сорокина. М.: Машиностроение, 1989. - 640 с.

79. Оценка параметров соударения при сварке взрывом многослойных композиций / В.Г. Шморгун, А.П. Соннов, Ю.П. Трыков, И.А. Ковалев // Металловедение и прочность материалов: межвуз. сб. науч. тр. / ВолгГТУ .-Волгоград, 1997.-С.20-25.

80. Детонационные характеристики взрывчатых веществ для металлообработки взрывом: методические указания / сост.: Ю.П. Трыков, В.И. Лысак, В.Г. Шморгун; ВолгГТУ. Волгоград, 1989. - 24 с.

81. Фридман, Я.Б. Механические свойства металлов / Я.Б. Фридман. М.: Оборонгиз, 1946.-424 с.

82. Гильденгорн, М.С. Основные понятия и терминология в общей теории обработки металлов давлением / М.С. Гильденгорн, В.А. Шеламов. М.: Изд-во МИСиС, 1969. - 73 с.

83. Кобелев, А.Г. Технология слоистых металлов / А.Г. Кобелев, И.Н. Потапов, Е.В. Кузнецов. -М.: Металлургия, 1991.-278 с.

84. Дель, Г.Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости / Г.Д. Дель. М.: Машиностроение, 1971. - 199 с.

85. Кузнецов, В.Д. Поверхностная энергия твердых тел / В.Д. Кузнецов. -М.: Изд-во ГИТТЛ, 1954. 220 с.

86. Григорович, В.К. Твердость и микротвердость металлов / В.К. Григорович. М.: Наука, 1976. - 230 с.

87. Марковец, М.П. Определение механических свойств металлов по твердости / М.П. Марковец. М.: Машиностроение, 1979. - 191 с.

88. Глазов, В.М. Микротвердость металлов и полупроводников / В.М. Глазов, В.Н. Вигдорович. М.: Металлургия, 1969. - 248 с.

89. Годунов, С.К. О связи между макро- и микротвердостью металлов / С.К. Годунов // Заводская лаборатория. 1958. - №4. - С.457 - 470.

90. Новиков, В.Ф. О связи между микротвердостью и пределом текучести / В.Ф. Новиков // Изв. ВУЗов. Черная металлургия. 1969. - № 7. - С. 137.

91. Лисицин, В.Д. О связи между макро- и микротвердостью металлов / В.Д. Лисицин // Заводская лаборатория. 1985. - №4. - С. 467 - 470.

92. Гудков, A.A. Методы измерения твердости металлов и сплавов / A.A. Гудков, Ю.И. Славский. М.: Металлургия, 1982. - 168 с.

93. Металловедение и термическая обработка стали. Методы испытаний и исследования: справочник / под ред. M.JI. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. М.: Металлургия, 1983. - 352 с.

94. ГОСТ 9450 76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. - М.: Изд-во стандартов, 1982. - 9 с.

95. Вашуль X. Практическая металлография. Методы изготовления образцов / X. Вашуль; пер. с нем. В:А. Федоровича. — М.: Металлургия, 1988.-320 с.

96. Лаборатория металлографии / Е.В. Панченко, Ю.А. Скаков, Б.И. Кример и др.; под общ. ред. Б.Г. Лившица. М.: Металлургия, 1965. - 440 с.

97. Щиголев, П.В. Электролитическое и химическое полирование металлов / П.В. Щиголев. М.: Изд-во АН СССР, 1959. - 489 с.

98. Попилов, Л.Я. Электрополирование и электротравление металлографических шлифов / Л.Я. Попилов, Л.П.Зайцева. М.: Металлургиздат, 1963. - 532 с.

99. Бокштейн, Б.С. Атомы блуждают по кристаллу / Б.С. Бокштейн; под ред. Л.Г. Арзаамазова.-М.: Наука, 1984. 208 с.

100. Бокштейн, Б.С. Термодинамика и кинетика диффузии в твердых телах / Б.С. Бокштейн, С.З. Бокштейн, A.A. Жуховицкий М.: Металлургия, 1974.-227 с.

101. Сахновская, Е.Б. Основные закономерности сварки взрывом сталеалюминевых соединений и исследование их свойств : автореф. дис. на соиск учен. степ. канд. техн. наук. ВПИ. - Волгоград, 1974. -24 с.

102. Горелик С.С., Расторгуев Л.Н., Скаков Ю.А. Рентгенографический и элекгроннооптический анализ: Приложения. -М.: Металлургия, 1970. -108 с.

103. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия / Я.С. • Уманский, Ю.А. Скаков, А.И. Иванов, Л.Н. Расторгуев. М.:1. Металлургия, 1982. 632 с.

104. Fiedler Н.С., Averbach B.L., Cohen М. Trans, of ASTM. 1955. vol.47. 267 p.

105. Трощенко, B.T. Термопластичность материалов и конструктивных элементов / В.Т.Трощенко, Е. И. Усков. Киев: Наукова думка, 1974. - 256 с.

106. Гмурман, В.Е. Теория вероятности и математическая статистика / В.Е. Гмурман. М.: Высшая школа, 1977. — 479 с.

107. Степнов, М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний / М.Н. Степнов. М.: Машиностроение, 1972. - 232 с.

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

109. Трыков, Ю.П. Деформация слоистых композитов: монография / Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, JI.M. Гуревич; ВолгГТУ. Волгоград: РПК «Политехник», 2001. - 242 с.

110. Трыков, Ю. П. Диффузия в слоистых композитах: Монография/ Ю. П. Трыков, JI. М. Гуревич, В. Н. Арисова; ВолгГТУ. Волгоград, 2006. - 403 с.

111. Казак, H.H. Влияние нагрева на прочность биметалла титан-сталь / H.H. Казак, В. С. Седых, Ю.П. Трыков // Материалы научной конференции / ВПИ.-Волгоград, 1965.-Т.1. С.7-11.

112. Казак, H.H. Воздействие термической обработкой на свойства ■ соединения титана со сталью, сваренных взрывом / H.H. Казак, B.C.

113. Седых // Сварка разнородных цветных металлов и сплавов с черными металлами и сплавами. Киев, 1967. - Ч. I. - С. 16 - 18.

114. Synthesis of Ti-Fe alloys by mechanical alloying / H. Hideki, A. Masatake et al. // Journal of Alloys and Compounds. 2007. Vol. 439. pp. 221-226.

115. Бокштейн, C.3. Диффузия и структура металлов / С.З. Бокштейн. М.: Металлургия. - 1973. - 208 с.

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

117. Голованенко, A.C. Сварка прокаткой биметаллов / A.C. Голованенко. — М.: Металлургия, 1977. 158 с.

118. Семенов, А.П. Исследование схватывания металлов при совместном , пластическом деформировании / А.П. Семенов.- М.: Изд-во АН СССР,1953.- 120 с.

119. Ерохин, A.B. Свойства титано алюминиевых соединений, полученных сваркой взрывом / A.B. Ерохин, H.H. Казак, B.C. Седых // Сварочное производство. - 1972. - №7. - С. 26 - 27.

120. Свойства слоистых интерметаллидных композитов системы Cu-Al, полученных по комплексной технологии/ Ю.П. Трыков, В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, С.А. Абраменко // Изв. вуз. Цветная металлургия, 2004. -№5.-С.51 -55.

121. Михеев, М.А. Основы теплопередачи/ М.А. Михеев, И.М. Михеева. — М.: Энергия, 1977. 344 с.

122. Пашков, П.О. Исследование механических свойств слоистых композиционных материалов, имеющих совместную термическую обработку / П.О. Пашков, Б.Г. Пектемиров, А.П. Ярошенко // Проблемы прочности, 1980, №3. С.62-64.

123. The electronic and electrochemical properties of the TiFe-based alloys / A. Szajek, M. Jurczyk et al.// Journal of Alloys and Compounds. 2003. -Vol. 348.-pp. 285-292.

124. Шморгун, В.Г. Формирование структурно-механической неоднородности в слоистых металлических и интерметаллидных композитах, создаваемых с помощью комплексных технологий: автореф. дис. на соиск учен. степ. докт. техн. наук. ВолгГТУ. — Волгоград, 2004.

125. Расчетная оценка прочности слоистых интерметаллидных композитов систем Cu-Al и Ti-Fe/ В.Г. Шморгун, Ю.П. Трыков, О.В. Слаутин, С.А. Абраменко// Конструкции из композиционных материалов.- 2008.- № 2. С. 3-7.

126. Титановые сплавы в машиностроении/ Б.Б. Чечулин и др.. Л.: Машиностроение, 1977. - 248 с.

127. Катихин, В.Д. Плакирование как средство уменьшения склонности закаленных сталей к хрупкому разрушению / В.Д. Катихин, А.П. Кофман, A.A. Явор // Материалы научной конференции. Волгоград, 1965.-Т.1.-С. 303-308.

128. Катихин, В.Д. К вопросу об увеличении пластичности закаленных сталей / В.Д. Катихин, П.О. Пашков, A.A. Явор//Научные труды ВПИ.-Волгоград, 1967.-С. 280-288.

129. Явор, A.A. К вопросу повышения прочности закаленных сталей / A.A. Явор, А.П. Ярошенко // Металловедение и прочность материалов: сб. науч. тр. / ВПИ. Волгоград, 1969. - С. 260 - 265.

130. Катихин, В.Д. Некоторые особенности разрушения закаленных сталей в составе многослойного композита / В.Д. Катихин, П.О. Пашков, A.A. Явор // Научные труды ВПИ. Волгоград, 1967. - С. 189 - 196.

131. Пашков, П.О. О продвижении трещины в твердой плакированной стали / П.О. Пашков, А.А. Явор // Материалы научной конференции. -Волгоград, 1965. Т.1- С. 293 - 297.

132. Явор, А.А. К вопросу о кинетике разрушения плакированной стали / А.А. Явор, А.П. Ярошенко // Металловедение и прочность материалов: науч. тр. / ВПИ. Волгоград, 1968. - С.181 - 188.

133. Коррозионная стойкость биметалла / В.В. Червяков, С.А. Голованенко, А.А. Быков и др. // МиТОМ. 1975. - № 11. - С.32 - 34.

134. Research progress of TiFe based hydrogen storage alloy / Z. Qiang, X. Jian-wei et al. // Shanxi Chemical Industry. 2005. - №2. - pp. 139-146.

135. Near zero magnetostriction of Fe-Ti alloys / C. Bormio-Nunes, A.R. Belarmino et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. 2009. - Vol. 42, №16.-pp. 217-221.