автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.06, диссертация на тему:Разработка технологии диффузионной автовакуумной сварки титановых эталонных образцов для УЗК

На правах рукописи

I

1 УСАЧЕВА Лариса Владимировна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДИФФУЗИОННОЙ АВТОВАКУУМНОЙ СВАРКИ ТИТАНОВЫХ ЭТАЛОННЫХ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ УЗК

Специальность 05 03.06 - Технологии и машины сварочного

производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель - доктор технических наук, доцент

Селиванов Владимир Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Защита состоится 12 мая 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.110.05 в «МАТИ» - Российском государственном технологическом университете им К.Э. Циолковского по адресу. 121552, Москва, ул. Оршанская, 3, ауд. 505, корп.А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «МАТИ» - РГТУ им. К.Э. Циолковского.

Автореферат разослан « ¿P » апреля 2005 г.

Конкевич Валентин Юрьевич; кандидат технических наук, доцент Терновский Александр Петрович

Ведущая организация - Воронежское акционерное

самолетостроительное общество (ВАСО) г.Воронеж

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вопрос повышения точности и надежности такого метода контроля, как ультразвуковая дефектоскопия связан с разработкой образцов-эталонов, имитирующих дефекты определенного типа и размера.

На практике для настройки дефектоскопов широко используются образцы с дефектом в виде несквозного отверстия с плоским дном (ГОСТ 1478-86). Изготовление таких образцов с отражателем диаметром менее 1,0 мм с получением точной геометрии донной плоскости отверстия представляет значительные технические трудности.

Одним из наиболее перспективных способов изготовления эталонных образцов с плоскодонным отражателем практически любого диаметра является диффузионная сварка. По этой схеме соединяются две заготовки, в одной из которых выполнено сквозное отверстие, а у второй заготовки торцевые контактные поверхности строго параллельны. В этом случае зона сварки по своим акустическим свойствам не должна отличаться от основного материала.

Однако при сварке образцов из титанового сплава ВТ9 на режимах, обеспечивающих получение качественного диффузионного соединения, величина накопленной деформации составляет 4-6 %, что приводит к искажению геометрии плоскодонного отражателя. При уменьшении величины накопленной деформации в зоне диффузионного соединения сохраняется граница раздела, являющаяся источником дополнительных эхо-сигналов и препятствующая настройке дефектоскопа.

В связи с этим разработка процесса диффузионной сварки заготовок из сплава ВТ9 без их деформации (или с деформацией в допустимых пределах) является актуальной задачей, решение которой связано с исследованием процессов, протекающих под действием внутренних (собственных) напряжений без макродеформации свариваемых заготовок.

Цель работы. Разработка процесса изготовления диффузионной сваркой с эффектом автовакуумирования эталонных образцов с плоскодонным отражателем из сплава ВТ9.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать влияние микроструктуры и термодеформационного цикла диффузионной сварки па высокотемпературную ползучесть и развитие деформационного рельефа на поверхности заготовок из сплава ВТ9.

2. Установить зависимости прочности сварного соединения и высокотемпературной деформации от технологических параметров

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

диффузионной сварки заготовок из сплава ВТ9 с различными микроструктурными характеристиками.

3. Разработать статистическую модель, позволяющую по микрофрактографическим характеристикам поверхности разрушения делать вывод о степени завершенности процесса образования сварного соединения заготовок из сплава ВТ9.

4. Исследовать процесс образования диффузионного соединения с учетом деформации контактных поверхностей под действием внутренних напряжений.

5. Обосновать и разработать технологию автовакуумной диффузионной сварки образцов-эталонов с плоскодонным отражателем из сплава ВТ9.

Научная новизна. Для сплава ВТ9 в исследованном диапазоне температур диффузионной сварки с учетом исходной микроструктуры установлены закономерности его высокотемпературной деформации под действием внешних (сжимающих) и внутренних напряжений.

Получены математические зависимости, отражающие связь между такими критериями завершенности формирования сварного соединения, как прочность диффузионного соединения, характер разрушения и технологическими параметрами процесса сварки.

Разработана модель развития областей объемного взаимодействия (ООВ) в процессе формирования диффузионного соединеиия для сплава ВТ9 с мелкозернистой структурой и установлено, что образование ООВ проходит в две стадии: на первой по зерну появляются отдельные участки ООВ, на второй происходит их укрупнение путем поглощения по типу рекристаллизации.

Предложены и обоснованы принципы осуществления процесса сварки в условиях автовакуумирования и всестороннего сжатия свариваемых заготовок без их макродеформации.

Практическая значимость. Результаты выполненных исследований послужили основой для разработки новой технологии диффузионной автовакуумной сварки титановых эталонных образцов для настройки ультразвуковых дефектоскопов.

Получены гистограммы распределения размеров ямок на поверхности разрушения сплава ВТ9 в зависимости от термического цикла диффузионной сварки, которые позволяют по фрактографическим признакам поверхности разрушения соединения судить о завершенности процесса сварки и свойствах сварных соединений.

Получены уравнения скорости ползучести сплава ВТ9 в условиях одноосного сжатия, позволяющие оценить величину накопленной

деформации свариваемых заготовок в зависимости от технологических параметров сварки.

Определены области технологических параметров и допустимых деформаций, обеспечивающие формирование диффузионного соединения со свойствами, не отличающимися от свойств основного металла.

Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждается высоким уровнем совпадения экспериментальных данных и теоретических расчетов, систематическим характером экспериментальных исследований, использованием методов математической статистики и планирования экспериментов при их постановке и обработке результатов, использованием независимых дублирующих экспериментальных методов, а также практическим использованием полученных результатов.

Апробапия работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской с международным участием научно-технической конференции, посвященной 150-летию со дня рождения Н.Г. Славянова (Пермь, 2004), XI Российской научно-технической конференции «Материалы и упрочняющие технологии» (Курск, 2004), Международной научно-технической конференции «Славяновские чтения» (Липецк, 2004), Международной конференции специалистов-сварщиков (Запорожье, Украина, 2004); ежегодных научно-технических конференциях Воронежского государственного технического университета (2002 - 2004); научных семинарах кафедры сварки Воронежского государственного технического университета.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений; изложена на 140 страницах, содержит 75 рисунков, 7 таблиц, список литературы из 108 наименований.

Автор выражает искреннюю благодарность за консультации и методическую помощь доктору технических наук, профессору Пешкову Владимиру Владимировичу и доктору физико-математических наук, профессору Батаронову Игорю Леонидовичу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, определены цель и задачи исследований, показаны научная новизна и практическое значение полученных результатов.

В первой главе дана общая характеристика эталонных образцов для ультразвукового контроля, сформулированы требования, предъявляемые к ним, изложены существующие способы изготовления; рассмотрено

влияние микроструктуры на свойства титановых сплавов, проанализированы современные представления о механизме образования диффузионно-сварного соединения, рассмотрены факторы, влияющие на его качество.

Одним из перспективных способов получения эталонных образцов с плоскодонным отражателем практически любого диаметра (а также образцов с замкнутыми внутренними дефектами в виде пор, трещин и т. п.) является использование диффузионной сварки.

Основными требованиями, предъявляемыми к диффузионно-сварному соединению, являются:

- обеспечение акустических свойств зоны сварки, не отличающихся от свойств основного металла;

- сохранение исходной формы дефекта при строгом соблюдении его координат.

Однако предварительно проведенные исследования на сплаве ВТ9 показали, что сварка образцов по стандартной схеме процесса на режимах, обеспечивающих получение качественного диффузионного соединения, сопровождается деформацией 4 - 6 %, приводящей к искажению плоскодонного отражателя. При уменьшении величины накопленной деформации зона соединения становится источником дополнительных эхо-сигналов.

Одним из путей получения качественного диффузионно-сварного соединения без сколь либо существенной деформации свариваемых заготовок является организация процесса по схеме автовакуумной сварки. Однако для практической реализации предлагаемой схемы необходим ряд дополнительных исследований.

В настоящее время благодаря работам отечественных и зарубежных исследователей достигнуты большие успехи в вопросах понимания механизма образования твердофазного соединения титана и его сплавов. Основными факторами, влияющими на высокотемпературную деформацию (ползучесть) и качество диффузионного соединения, являются исходная микроструктура сплава, температура сварки, величина удельного сжимающего давления, длительность сварки, чистота обработки контактных поверхностей. В некоторых работах в качестве интегрального параметра режима сварки предлагается использовать скорость деформации.

Однако установленные зависимости деформации свариваемых заготовок и качества диффузионного соединения от вышеперечисленных факторов, во-первых, получены в условиях однофакторного эксперимента и не учитывают взаимного влияния этих факторов на процесс сварки, а, во-вторых, полученные результаты не могут быть перенесены в полной мере на сплав ВТ9.

Показано, что в формировании соединения участвуют деформации, развивающиеся как под действием внешних (сжимающих) напряжений, так и под действием собственных (внутренних) напряжений. Однако вопрос о кинетике развития деформационных рельефов на сплаве ВТ9 и их роли в формировании соединения не является однозначным.

Исходя из вышеизложенного для достижения поставленной в работе цели - разработки технологии изготовления диффузионной сваркой с эффектом автовакуумирования эталонных образцов с плоскодонным отражателем из сплава ВТ9 - были сформулированы задачи исследования.

В второй главе приведены характеристики сплава ВТ9 и методы исследований, использованные в работе.

С помощью металлографического метода исследовались особенности строения металла, характер изменения структурных составляющих и зоны сварного соединения.

Фрактографию использовали для анализа поверхностей разрушения образцов после механических испытаний и исследования поверхностных микрорельефов. При увеличениях от 10 до 300 крат оценивали степень шероховатости и «зернистости» излома. Увеличения от 300 до 4000 крат позволяли изучать тонкие рельефные составляющие излома.

Для количественной характеристики поверхностей изломов с ямочным рельефом строились гистограммы распределения диаметров ямок отрыва, измеренных по микрофрактографиям поверхностей.

Механические свойства диффузионно-сварных соединений определяли при испытании на растяжение и удар по стандартным методикам.

Исследования высокотемпературной ползучести проводились по схеме сжатия на цилиндрических образцах диаметром 10 и высотой 20 мм.

При подготовке экспериментов и обработке полученных данных использовались стандартные методы планирования экспериментов и математической статистики. Исследования проводились на оборудовании, проходившем регулярную проверку в метрологических службах, что позволило свести к минимуму систематические ошибки измерений.

В третьей главе дан анализ микроструктуры сплава ВТ9 в состоянии поставки, выполнены исследования фрактографий разрушения, высокотемпературной ползучести и образования деформационного рельефа в условиях диффузионной сварки.

Анализ микроструктур сплава ВТ9 в состоянии поставки показал, что прутки имеют типичную мелкозернистую (волокнистую) структуру, подавляющий объём поковок занимает материал с крупнозернистой микроструктурой.

Из результатов механических испытаний следует, что отжиг i интервале температур до конца полиморфного превращения приводит i незначительным изменениям механических свойств сплава. Повышен и-температуры отжига выше полиморфного превращения сопровождаете, снижением оа у и <5, но приводит к повьппению ударной вязкости материала Это следует связывать с образованием крупнозернистой пластинчато! микроструктуры.

Фрактографические исследования и анализ гистограмм распределени размеров ямок сплава ВТ9 с исходной мелкозернистой структурой поел' испытания на статический разрыв показывает, что при повышенш температуры отжига и укрупнения зерна микроструктуры происходи' снижение количества ямок с маленькими размерами и увеличение числ; крупных ямок, при этом максимум распределения смещается в сторон; больших значений. Фрактографический анализ поверхностей разрушени; образцов из сплава с исходной крупнозернистой пластинчатой структурой выявил несколько типов рельефов изломов, обусловленных различно! ориентацией фронта распространения трещины относительно направления а пластан.

Изучение высокотемпературной ползучести показало, что > повышением температуры испытания от 850 до 1000 °С скорость ползучесп возрастает. Дальнейшее повышение температуры испытания до 1050 °С (т.е. выше конца а + ß —► ^-превращения) приводит к уменьшению скоросп ползучести. Однако эта закономерность сохраняется только npi использовании давлений р < 10 МПа. Из анализа кинетических кривы) Ё = <р(т) следует, что в ß -области с повышением температуры интенсивносп развития деформации меньше, чем в области существования а + ß -фаз. Ht сжимающее напряжение оказывает большее влияние на деформацию в ß области, чем в а + ß -области. Сопротивление высокотемпературно! деформации в интервале температур до конца а + ß —* ^-превращения ; сплава с крупнозернистой пластинчатой микроструктурой значительнс больше, чем у сплава с мелкозернистой структурой.

Анализ экспериментальных данных дает основание полагать, чтс ползучесть сплава ВТ9 с мелкозернистой (волокнистой) микроструктурой i области температур существования a+ß-фазы обеспечивается межзеренны* скольжением и контролируется объёмной самодиффузией, а < крупнозернистой пластинчатой структурой осуществляет« проскальзыванием по границам «-пластин и бывших /?-зерсн.

На основе экспериментальных данных были получены зависимости скорости ползучести сплава ВТ9 от температуры и давления дл» мелкозернистой (волокнистой) структуры при накопленной деформации е<6%, температуре Т< 1000 °С и удельном сжимающем давлении р< 6 МПа

£ -10,31 ■ 105 р' м ехр(-272000/Л7), с"

.-1

(1)

(2)

Ползучесть сплава в /^-области практически не зависит от исходной микроструктуры образцов и одинакова как для образцов с мелкозернистой структурой, так и для образцов с крупнозернистой пластинчатой структурой.

Образование микрорельефа при высокотемпературном вакуумном отжиге исследовали на образцах диаметром 10-12, толщиной 5 мм с мелкозернистой структурой и предварительно полированной поверхностью до Яа =0,01 мкм.

Установлено, что повышение температуры отжига сопровождается развитием рельефа по границам зёрен, миграцией границ и образованием субструктурного рельефа. Визуальная оценка развития рельефов после вакуумного отжига хорошо согласуется с данными количественной оценки параметра шероховатости. Из анализа зависимостей Яа = <р(Т, г) следует, что повышение температуры и увеличение времени отжига сопровождается ростом абсолютных значений Яа, т.е. формированием более глубокого структурного рельефа. При этом зависимость Яа = <р(т) имеет затухающий характер.

Повышение температуры отжига выше конца а + Д —» /¿-превращения сопровождается резким увеличением параметра Яа. Так, если после отжига при 950 °С в течение 30 минут параметр Яа увеличивается примерно в 8 раз но сравнению с исходным, то отжиг при 1050 °С в течение того же времени приводит к увеличению Яа в 52...68 раз. Такое интенсивное изменение топографии поверхности следует связывать с развитием полиморфного превращения и переходом сплава из а + /?- в р -фазу.

В начальный момент скорость деформации поверхности, характеризующая процесс изменения микрогеометрии, может достигать достаточно высоких значений: 4,4 хЮ4 с " при 800 "С и 6,7 х 10"3 с"1 при 1000 °С. Величина £ р при переходе в /?-фазу возрастает больше чем на порядок.

Увеличение длительности отжига приводит к уменьшению ёр. При 800 °С увеличение длительности отжига до 3 часов приводит к уменьшению скорости деформации ~ в 4 раза, а при 1000 °С - в 12 раз.

Сопоставление изменения величины шероховатости от температуры и времени для сплава с крупнозернистой и мелкозернистой структурами показывает, что с ростом температуры и времени отжига увеличивается дЛа для сплава с крупнозернистой структурой при равных условиях отжига значительно меньше. Экспериментальные данные показывают, что после отжига при 1000 °С в течение 1 часа разница в увеличении значения Яа для

образцов с мелкозернистой и крупнозернистой структурами составляет 11 раз, а после отжига при 950 °С в течение 2 часов примерно 7 раз.

Полученные экспериментальные данные и установленные на их основе эффективные энергии активации процесса образования поверхностного деформационного рельефа позволяют считать, что изменение величины шероховатости поверхности при вакуумном отжиге обусловлено деформацией поверхности под действием внутренних напряжений.

В четвертой главе проведен анализ влияния технологических параметров процесса диффузионной сварки и характера обработки контактных поверхностей на качество соединения сплава ВТ9.

О качестве диффузионного соединения судили по результатам механических испытаний образцов на статический разрыв и ударный изгиб.

Для возможности проведения количественного анализа были получены аналитические зависимости, отражающие связь между показателями качества сварного соединения и технологическими параметрами процесса сварки. В качестве основного показателя качества сварного соединения использовали на первом этапе относительную прочность ст (сг = осв/ов, где асв -прочность сварного соединения при испытании на статический разрыв; а„ - предел прочности сплава ВТ9 после термического цикла сварки).

Исходя из того, что одним из основных факторов, влияющих на сопротивление сплава ВТ9 высокотемпературной деформации, является исходная микроструктура, модели строились для двух основных типов структуры: мелкозернистой (волокнистой) и крупнозернистой пластинчатой, с учетом различия в механизмах и скоростях высокотемпературной ползучести в областях существования а +р- и /?-фаз.

В качестве исходных параметров выбраны Т - температура сварки (°С), т - время сварки (мин.), р - удельное сварочное давление (МПа), - параметр шероховатости контактных поверхностей (мкм).

В результате компьютерной обработки экспериментальных данных были получены следующие зависимости.

Для сплава с исходной мелкозернистой (волокнистой) структурой при Т< 1000 °С:

а = - 13 + 0,023 Т - 0,015т - 0,2р + 0,028Ла - 0,000017^ - 0,00001т2 --0,03р2 + 0,011 До2 + 0,0000227т + 0,00035тр - 0,002рЯа - 0,00277?« -0,0027> --0,00007тЯа; (3)

при Т> 1000 °С:

а = - 12,87 + 0,012Г - 0,047т - 3,18р + 0,05ЗЛа + 0,000057т + +0,0008т/? + 0,007рТ?я -0,0005 ГЛа - 0,03 Тр - 0,00004т/га. (4)

Для сплава с исходной крупнозернистой пластинчатой микроструктурой при Т< 1000 °С:

а = - 9,96 + 0,0277* - 0,002т +0,057р - 0,068Ra + 0,00001772 --0,00002т2 -0,004/ + 0,015/te2 + 0,0000087т - 0,000031тр + 0,00-- 0,00006TRa + 0,00005Тр + 0,00004тЛа . (5)

Учитывая, что при а = 1 в зоне соединения площадь дефектов может достигать 20...30 %, на графики относительной прочности сварного соединения (ст) в факторном пространстве (Т, т) по результатам испытаний сварных образцов на ударный изгиб дополнительно наносились линии равного удаления для KCV= 0,4...0,5 МДж/м2, равного KCV основного металла.

Анализ данных показал, что для сплава ВТ9 с исходной мелкозернистой (волокнистой) структурой для получения соединения с <7 = 1 при Т < 1000 °С требуется значительно более низкая температура и меньшее время сварки, чем для сплава с исходной крупнозернистой структурой. Область параметров Гит, обеспечивающих соединение, равнопрочное основному материалу по ударной вязкости, для сплава с крупнозернистой структурой в диапазоне Т< 1000 °С и т < 180 мин. при р=2 МПа вообще отсутствует.

Повышение чистоты обработки позволяет существенно расширить область параметров Т и т (за счет уменьшения их величин), обеспечивающих равнопрочность соединения основному сплаву.

Результаты выполненных исследований показали, что при определенной микроструктуре материала и шероховатости контактных поверхностей высокие прочностные характеристики соединения могут быть получены в относительно широком диапазоне параметров режима сварки.

Вместе с тем для рада прецизионных диффузионно-сварных конструкций важной характеристикой является сопутствующая сварке деформация. В ряде случаев она может приводить к искажению размеров и формы изделия, что является недопустимым, например, при изготовлении образцов-эталонов с плоскодонным отражателем. В связи с этим важным аспектом при выборе режимов диффузионной сварки является учет накопленной деформации заготовок.

С учетом того, что испытания на статическое растяжение, как показали эксперименты, не в полной мере отражают процесс формирования соединения, как критерий качества была использована другая механическая характеристика - относительная ударная вязкость KCV-

Результаты расчетов &е в области температур до конца полиморфного превращения для сплавов с исходной мелкозернистой структурой показали,

что величина деформации Де, необходимая для получения соединения с показателем КС У = 1, существенно зависит от параметров шероховатости поверхности. Снижение величины Rae 7 мкм до 0,01...0,03 мкм приводит к сокращению длительности процесса сварки и соответственно уменьшению величины Де.

Увеличение температуры сварки или уменьшение удельного сварочного давления также приводило к снижению накопленной деформации. Например, повышение температуры сварки от 960 до 1000 °С хотя и приводит к увеличению е, но, с другой стороны, сокращает время т, необходимое для получения качественного соединения, и, следовательно, уменьшает Де в 1,5...3 раза. Снижение удельного сварочного давления с 5 до 0,5 МПа давало уменьшение величины Дг примерно в 4 раза.

Исходя из предположения о возможности использования в качестве обобщающего параметра режима сварки высокотемпературной ползучести, были построены зависимости A£ = <p(e).

Анализ полученных зависимостей показал, что с уменьшением е величина Де, сопутствующая сварке, также уменьшается. Подобная зависимость вероятно обусловлена тем, что с увеличением температуры и снижением удельного сварочного давления (приводящего к уменьшению скорости ползучести) в ходе формирования сварного соединения возрастает роль процессов, протекающих без участия сжимающих внешних напряжений, и аналогичных процессам при спекании.

К аналшичным выводам можно прийти, анализируя результаты по диффузионной сварке сплава ВТ9 с исходной крупнозернистой пластинчатой структурой.

Так как образованию диффузионного соединения предшествует развитие физического контакта, были проведены исследования кинетики этого процесса.

Площадь контакта определяли по фрактограммам, снимаемым с полированных поверхностей образцов после испытаний сварных соединений на статический разрыв. При этом оценивали величину относительной площади физического контакта р^, определяемую как

~F~K~ FjF, где FK - площадь физического контакта; F- площадь сечения

образца.

Из полученных данных видно, что в области температур 850-1000 "С с повышением температуры сварки величина JT монотонно возрастает, но

зависимость JT - <р(г) носит затухающий характер.

Так как разрушение сварных образцов при испытаниях на прочность происходило по основному материалу при величине рг~ 0,6 - 0,7, то

получение экспериментальных данных по кинетике развития физического контакта на этапе, когда 0,7, не представлялось возможным, поэтому с

помощью прикладного пакета MatCad были сделаны экстраполирующие оценки величины "¡Г на заключительном этапе формирования соединения,

т.е. при "¡Г —* 1.

Из полученных данных видно, что с повышением температуры сварки и уменьшением удельного сварочного давления расчетная величина Ar,, необходимая для развития физического контакта, уменьшается. Так, если для развития физического контакта, например, до 0,6 при р = 2 МПа

и 850 °С требуется около 8 % деформации, то при тех же условиях, но температуре 1000 °С требуется деформация около 4 %. Уменьшение требуемой деформации для развития физического контакта с повышением температуры сварки следует связывать с увеличением вклада в развитие физического контакта процессов, протекающих в контактном зазоре и приводящих к изменению топографии поверхностей без участия внешнего сварочного давления, вызывающего ползучесть металла. К таким процессам, по-видимому, следует отнести развитие деформационных рельефов под действием собственных, внутренних напряжений.

Сопоставление расчетов деформации Де заготовок, необходимой для развития полного физического контакта (р^—1► 1), с величиной

деформации, необходимой для получения диффузионного соединения, равнопрочного по ударной вязкости основному материалу, показало, что они разнятся на 30-40%. Такое соотношение расчетных значений деформации, очевидно, можно объяснить тем, что по мере развития "JT и

сближения контактных поверхностей существенную роль начинают играть процессы, протекающие без участия внешних сжимающих напряжений.

Исследования поверхности разрушения после испытания на ударный изгиб сварных соединений из сплава ВТ9 с исходной мелкозернистой структурой показали, что по мере развития процесса сварки поверхность излома приобретает рельеф, характеризуемый чередованием участков, покрытых крупными и мелкими ямками. Наблюдаемый рельеф, очевидно, указывает на реализацию стадии объемного взаимодействия с развитием в плоскости контакта, что подтверждается данными механических испытаний (KCV-0,6). Поверхности разрушения образцов из сплава ВТ9 с исходной крупнозернистой пластинчатой микроструктурой характеризовались значительной неоднородностью.

Обработка полученных фрактограмм позволила построить гистограммы распределения ямок отрыва для сплава ВТ9 с мелкозернистой структурой.

Для оценки степени завершенности процесса образования сварного соединения по микрофрактографическим характеристикам поверхности разрушения были разработаны модель распределения ямок отрыва и статистико-кинетическая модель развития объемного взаимодействия.

При разрушении сварного соединения в качестве областей, в которых происходит микропластическое течение, вместо зерен выступают области объемного взаимодействия (ООВ), сформировавшиеся в процессе диффузионной атомной перестройки зон физического контакта свариваемых поверхностей.

В предположении, что каждая область объемного взаимодействия площади б образует на фрактограмме две ямки (с площадями б' и в-в') с плотностью условной вероятности ф(з\в), было получено уравнение,

связывающее функцию распределения /(в') ямок по площади и функцию распределения g(s) областей объемного взаимодействия

Г(8') = 1]<р(в,\*)8(*)ск. (6)

В этом интегральном уравнении функция /(.у') является экспериментально определяемой из статистической обработки фрактограммы, а функция g(s), характеризующая качество соединения, находится в результате решения уравнения (6). Анализ полученного решения уравнения (6) позволил предположить механизм перестройки структуры системы ООВ.

Кинетика развития объемного взаимодействия в используемом статистическом подходе, описывается эволюцией функции распределения ¿»(л,г)- На первой стадии развития объемного взаимодействия растут изолированные ООВ до их столкновения.

На второй стадии происходит взаимодействие соседних ООВ, в результате которого области с наиболее благоприятными структурно -энергетическими характеристиками увеличивают свои размеры за счет поглощения соседних ООВ. Как свидетельствует полученное на основе решения уравнения (6) бимодальное распределение ООВ, эта стадия протекает по типу рекристаллизации: ООВ наибольшего размера в данном зерне растут, тогда как все другие поглощаются.

Рост наибольших ООВ в зернах данной площади б выражается в изменении со временем плотности условной вероятности обнаружения наибольшей ООВ (с площадью «') у/ при этом наибольшая ООВ

теоретически вырастает до размеров всего зерна.

Рассчитанное изменение суммарного распределения ООВ согласуется с экспериментально полученной гистограммой распределения ямок отрыва, что подтверждает обоснованность предложенной модели.

В пятой главе дано обоснование схемы и разработана технология процесса изготовления эталонных образцов для ультразвукового контроля.

Для оценки влияния исходной микроструктуры на плотность образующихся очагов спекания в условиях диффузионной сварки были использованы результаты анализа топографии поверхности разрушения сварных образцов с исходной мелкозернистой и крупнозернистой пластинчатой микроструктурами. Результаты сравнительной оценки рельефов, возникающих при сварке на контактных поверхностях, позволяют предложить упрощенную схему процесса образования очагов спекания, частично объясняющую затруднение процесса сварки материала с крупнозернистой пластинчатой микроструктурой. В условиях ползучести происходит перемещение зерен друг относительно друга, что приводит к образованию микроструктурного рельефа, соизмеримого с размером зерен. Разница в порядке этого рельефа образцов с крупнозернистой пластинчатой и мелкозернистой структурой составляет кратность в 15...30 раз. В пределах каждого зерна в результате развития субсгрукгурного деформационного рельефа появляются дополнительные точки контакта. Периодичность появления такого рельефа на сплавах с мелкозернистой структурой примерно в 4 раза больше, чем у сплава с крупнозернистой пластинчатой структурой и, как следствие этого, плотность точек контакта при сварке сплавов с исходной мелкозернистой структурой должна быть заметно больше.

Исходя из результатов механических испытаний и фрактографических исследований, согласующихся с данными других исследователей, анализа существующих представлений о механизме образования диффузионного соединения, предложен подход к построению технологии диффузионной сварки, обеспечивающий снижение накопленной деформации. Он заключается в повышении чистоты обработки контактных поверхностей до уровня, позволяющего собирать свариваемые заготовки с величиной контактного зазора, соизмеримого с высотой деформационных рельефов, образующихся при нагреве под действием внутренних напряжений, и осуществлении процесса по схеме автовакуумной сварки при всестороннем сжатии свариваемых заготовок.

Экспериментальные исследования по установлению эффективности процесса сварки в условиях автовакуумирования проводили на образцах из сплава ВТ9 с мелкозернистой структурой, свариваемые поверхности которых полировали до Яа = 0,01...0,03 мкм. Перед диффузионной сваркой образцы обваривали в вакуумной камере по периметру отбортовки герметичным швом дуговой сваркой вольфрамовым электродом.

Образцы отжигали при температурах 950...1000 °С. После диффузионной сварки производилась механическая обработка образцов (с удалением отбортовки) до стандартных размеров для испытаний на одноосное растяжение и ударный изгиб.

Исследования показали, что для получения соединения, равнопрочного основному материалу (К СУ = 1), при 1000 °С требуется не менее 5 часов. Эти результаты хорошо согласуются с данными металлографических и фрактографических исследований, подтверждающих формирование бездефектного соединения.

Исходя из полученных результатов были определены режимы диффузионной автовакуумной сварки: Т = 1000 °С; т = 6 часов при атмосферном давлении инертного газа в сварочной камере. Обработка контактных поверхностей - полирование (Да ~ 0,03 мкм). Деформация свариваемых заготовок близка к нулю.

Полученные соединения характеризуются механическими и акустическими свойствами, не отличающимися от свойств сплава ВТ9.

Исходя из сформулированной технологической схемы, а также полученных в результате исследований рекомендаций был разработан технологический процесс сварки и изготовлена опытная партия эталонных образцов с плоскодонным отражателем, прошедших тестовые испытания.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Сформулирован и обосновал принцип построения технологического процесса диффузионной сварки сплава ВТ9 с использованием внутренних напряжений, обеспечивающий снижение накопленной деформации (~ в 3 раза) заготовок, заключающийся в том, что сварка между полированными контактными поверхностями осуществляется в условиях автовакуумирования и всестороннего сжатия свариваемых заготовок газовой средой.

2 Установлено, что высокотемпературная ползучесть сплава ВТ9 с мелкозернистой (волокнистой) структурой в области температур диффузионной сварки обеспечивается межзеренным скольжением и контролируется объемной самодиффузией, а с крупнозернистой пластинчатой структурой осуществляется проскальзыванием по границам а-пластин и бывших /?-зерен и лимитируется диффузией растворенных элементов по границам раздела. Полученные аналитические зависимости скорости установившейся ползучести позволяют прогнозировать влияние технологических параметров процесса сварки на накопленную деформацию свариваемых заготовок.

3. Выявлены закономерности влияния температуры и длительности вакуумного отжига на изменение параметра шероховатости Яа полированной поверхности сплава ВТ9. Установлено, что увеличение длительности отжига

до трех часов приводит к значительному снижению скорости изменения Яа, так для 800°С ~ в 4 раза, а для 1000 °С - в 12 раз.

Анализ установленных закономерностей и эффективных значений энергий активации процесса дает основание считать, что изменение Яа обусловлено деформацией поверхностей под действием внутренних (собственных) напряжений.

4. Определены и статистически обоснованы для сплава ВТ9 с мелкозернистой структурой количественные закономерности влияния термического цикла сварки на фрактографические признаки разрушения сварного соединения, позволяющие судить о степени завершенности процесса сварки.

5. Разработана статистико-кинетическая модель развития объемного контакта при формировании диффузионно-сварного соединения. Показано, что формирование области объемного взаимодействия (ООВ) в площади зерна носит двухстадийный характер и определяется появлением изолированных ООВ и последующим их взаимным поглощением по типу рекристаллизации.

6. Путем интерполяционного анализа экспериментальных данных по совместному влиянию технологических параметров процесса сварки на качество диффузионного соединения определены области режимов сварки сплава ВТ9, обеспечивающие получение «ми»»«, равнопрочных основному материалу.

7. На основании механических испытаний и фрактографических исследований на примере сплава ВТ9 установлено, что по мере уменьшения £, снижения величины сжимающих давлений, повышения температуры и класса чистоты обработки контактных поверхностей величина Де , необходимая для получения соединения со свойствами основного материала, уменьшается. Показано, что уменьшение накопленной деформации заготовок, сопутствующей сварке, связано с увеличением роли процесса развития деформационных рельефов на контактных поверхностях под действием внутренних (собственных) напряжений.

Полученные результаты использованы для изготовления опытного комплекта диффузионно-сварных эталонных образцов из сплава ВТ9 для настройки ультразвуковых дефектоскопов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Усачева Л.В., Пешков В.В., Селиванов В.Ф. К вопросу получения пористо-компактных материалов на основе порошков титана со сферической формой гранул // Прогрессивные технологии в машиностроении и электронике: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2001.- С.153-155.

2. Трехфазная диффузионная задача с образованием химического соединения/ Л.В. Усачева, В.В. Пешков, Г.П. Бесплохотный, В.В. Шурупов // Прогрессивные технологии в сварочном производстве: Межвуз.сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2002. - С. 25 -27.

3. Автовакуумирование в контактном зазоре при диффузионной сварке титана/ В.В. Пешков, Г.П. Бесплохотный, Л.В. Усачева, В.Р. Петренко //Сварочное производство. - №11. -2004.-С. 15-17.

4. Диффузионная автовакуумная сварка сплава ВТ20/ Л.В. Усачева, Г.П. Бесплохотный, В.В. Пешков, В.Р. Петренко //Сварочное производство. - №12. -2004.-С. 11-15.

5. Усачева Л.В., Бесплохотный Г.П., Пешков В.В. Диффузионная автовакуумная сварка титановых сплавов // Всероссийская с международным участием научно-техническая конференция, посвященная 150-летию со дня рождения Н.Г. Славянова: Сб. докл. Пермь, 2004. Т. 1.- С.144-142.

6. Исследование высокотемпературной деформации поверхности сплава ВТ9 под действием внутренних напряжений / Л.В.Усачева, В.В. Пешков, В.Ф.Селиванов, В.Р. Петренко // Всероссийская с международным участием научно-техническая конференция, посвященная 150-летию со дня рождения

H.Г. Славянова: Сб. докл. Пермь, 2004. Т. 1. - С.28-32.

7. Усачева Л.В., Пешков В.В., Селиванов В.Ф. Высокотемпературная деформация сплава ВТ9 с крупнозернистой структурой в условиях диффузионной сварки // Славяновские чтения: Тр. Междунар. науч.-техн. конф. Липецк, 2004.-С.381-383.

8. Усачева Л.В., Пешков В.В., Селиванов В.Ф. Влияние режимов диффузионной сварки на механические свойства сварных соединений из сплава ВТ9 // Сварка и родственные технологии в машиностроении и электронике: Межвуз. сб. науч. тр. -Воронеж: ВГТУ, 2004. - С.149-156.

9. К механизму образования соединения при диффузионной сварке титана / В.Р. Петренко, Л.В. Усачева, Г.П. Бесплохотный, В.В. Пешков // Hoвi матер^али ! технологи в мсталургп та машинобудуваннк НауковиЙ журнал. - №

I. - Запортжжя: ЗНТУ. -2004. -С. 134-136.

10. Усачева Л.В., Пешков В.В., Селиванов В.Ф. Высокотемпературная ползучесть сплава ВТ9 в условиях диффузионной сварки // Нов1 матер1али 1 технологи в металургн та машинобудуваннк Науковий журнал - № 1. -Запортжжя: ЗНТУ. -2004. -С.139-141.

Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве, заключается в формулировании идеи [2,4], и постановке задач исследований [2,4,6], проведении экспериментов [1,3,4,6-8,10], обработке результатов, их анализе и теоретическом обобщении [2 - 10].

Подписано в печать 04.04.2005 г. Формат 60 х 84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 1,0. Тираж ЦО экз. Заказ № /■

Воронежский государственный технический университет 394026 г. Воронеж, Московский просп., 14

№-6115

РНБ Русский фонд

2006-4 3965

»

Введение.

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследования.

1.1.Эталонные образцы для ультразвукового контроля. Требования, предъявляемые к ним. Способы изготовления.

1.2. Микроструктура и ее влияние на свойства титановых сплавов.

1.2.1. Микроструктура титановых сплавов.

1.2.2. Влияние микроструктуры на механические свойства.

1.2.3. Влияние микроструктуры на высокотемпературную деформацию.:.

1.3.Образование и качество соединения при диффузионной сварке титана.

1.3.1. Образование физического контакта.

1.3.2. Активация контактных поверхностей.

1.3.3. Объемное взаимодействие при диффузионной сварке.

1.3.4. Критерии и факторы качества диффузионно-сварного соединения.

1.4. Цель и задачи исследования.

2. Методика проведения исследований.

2.1. Общая характеристика титанового сплава ВТ9.

2.2. Методика металлографических исследований.

2.3. Методика фрактографических исследований.

2.4. Методика механических испытаний.

2.5. Методика измерения твердости.

2.6.Установка для испытаний на ползучесть и диффузионной сварки.

2.7. Оценка достоверности измерений.

3. Анализ микроструктур и свойств сплава ВТ9 в условиях диффузионной сварки.

3.1. Анализ микроструктур.

3.2. Химический состав и механические свойства сплава ВТ9.

3.3. Фрактографические исследования поверхностей разрушения.

3.4. Высокотемпературная ползучесть.

3.4.1 .Ползучесть сплава с исходной мелкозернистой структурой.54 3.4.2. Ползучесть сплава с исходной крупнозернистой пластинчатой структурой.

3.5. Высокотемпературная деформация поверхности под действием внутренних (собственных) напряжений.

3.5.1. Образование деформационного рельефа на поверхности сплава с мелкозернистой структурой.

3.5.2. Образование деформационного рельефа на поверхности сплава с крупнозернистой пластинчатой структурой.

3.6. Выводы и результаты по главе

4. Анализ влияния технологических параметров процесса диффузионной сварки на качество соединения сплава ВТ9.

4.1. Влияние режимов диффузионной сварки на механические свойства сварных соединений из сплава ВТ9.

4.2. Анализ влияния режимов диффузионной сварки на деформацию свариваемых заготовок и развитие физического контакта.

4.3. Топография поверхностей разрушения диффузионных соединений.

4.4. Моделирование распределения ямок отрыва по фрактограмме микровязкого разрушения мелкозернистого материала.

4.5. Статистико-кинетическая модель развития объемного контакта.

4.6. Выводы и результаты по главе 4.

5. Разработка технологии изготовления эталонных образцов для ультразвукового контроля.

5.1. К обоснованию схемы диффузионной сварки эталонных образцов.

5.2.Исследования процесса сварки в условиях автовакуумирования.

5.3.Технология диффузионной сварки образцов-эталонов для УЗК с плоскодонным отражателем.

5.3.1. Технологический процесс сварки.

5.4. Выводы и результаты по главе 5.

Актуальность темы. Вопрос повышения точности и надежности такого метода контроля, как ультразвуковая дефектоскопия связан с разработкой образцов-эталонов, имитирующих дефекты определенного типа и размера.

На практике для настройки дефектоскопов широко используются образцы с дефектом в виде несквозного отверстия с плоским дном (ГОСТ 1478-86). Изготовление таких образцов с отражателем диаметром менее 1,0 мм с получением точной геометрии донной плоскости отверстия представляет значительные технические трудности.

Одним из наиболее перспективных способов изготовления эталонных образцов с плоскодонным отражателем практически любого диаметра является диффузионная сварка. По этой схеме соединяются две заготовки, в одной из которых выполнено сквозное отверстие, а у второй заготовки торцевые контактные поверхности строго параллельны. В этом случае зона сварки по своим акустическим свойствам не должна отличаться от основного материала.

Однако при сварке образцов из титанового сплава ВТ9 на режимах, щ обеспечивающих получение качественного диффузионного соединения, величина накопленной деформации составляет 4-6 %, что приводит к искажению геометрии плоскодонного отражателя. При уменьшении величины накопленной деформации в зоне диффузионного соединения сохраняется граница раздела, являющаяся источником дополнительных эхо-сигналов и препятствующая настройке дефектоскопа.

В связи с этим разработка процесса диффузионной сварки заготовок из сплава ВТ9 без их деформации (или с деформацией в допустимых пределах) является актуальной задачей, решение которой связано с ^ исследованием процессов, протекающих под действием внутренних собственных) напряжений без макродеформации свариваемых заготовок.

Цель работы. Разработка процесса изготовления диффузионной сваркой с эффектом автовакуумирования эталонных образцов с плоскодонным отражателем из сплава ВТ9.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать влияние микроструктуры и термодеформационного цикла диффузионной сварки на высокотемпературную ползучесть и развитие деформационного рельефа на поверхности заготовок из сплава ВТ9.

2. Установить зависимости прочности сварного соединения и высокотемпературной деформации от технологических параметров диффузионной сварки заготовок из сплава ВТ9 с' различными микроструктурными характеристиками.

3. Разработать статистическую модель, позволяющую по микрофрактографическим характеристикам поверхности разрушения делать вывод о степени завершенности процесса образования сварного соединения заготовок из сплава ВТ9.

4. Исследовать процесс образования диффузионного соединения с учетом деформации контактных поверхностей под действием внутренних напряжений.

5. Обосновать и разработать технологию автовакуумной s§ диффузионной сварки образцов-эталонов с плоскодонным отражателем из сплава ВТ9.

Научная новизна. Для сплава ВТ9 в исследованном диапазоне температур диффузионной сварки с учетом исходной микроструктуры установлены закономерности его высокотемпературной деформации под действием внешних (сжимающих) и внутренних напряжений.

Получены математические зависимости, отражающие связь между такими критериями завершенности формирования сварного соединения, как ^ прочность диффузионного соединения, характер разрушения и технологическими параметрами процесса сварки.

Разработана модель развития областей объемного взаимодействия (ООВ) в процессе формирования диффузионного соединения для сплава ВТ9 с мелкозернистой структурой и установлено, что образование ООВ проходит в две стадии: на первой по зерну появляются отдельные участки ООВ, на второй происходит их укрупнение путем поглощения по типу рекристаллизации.

Предложены и обоснованы принципы осуществления процесса сварки в условиях автовакуумирования и всестороннего сжатия свариваемых заготовок без их макродеформации.

Практическая значимость. Результаты выполненных исследований послужили основой для разработки новой технологии диффузионной автовакуумной сварки титановых эталонных образцов для настройки ультразвуковых дефектоскопов.

Получены гистограммы распределения размеров ямок на поверхности разрушения сплава ВТ9 в зависимости от термического цикла диффузионной сварки, которые позволяют по фрактографическим признакам поверхности разрушения соединения судить о завершенности процесса сварки и свойствах сварных соединений.

Получены уравнения скорости ползучести сплава ВТ9 в условиях одноосного сжатия, позволяющие оценить величину накопленной деформации свариваемых заготовок в зависимости от технологических параметров сварки.

Определены области технологических параметров и допустимых деформаций, обеспечивающие формирование диффузионного соединения со свойствами, не отличающимися от свойств основного металла.

Достоверность научных положений, выводов и практических рекомендаций подтверждается высоким уровнем совпадения экспериментальных данных и теоретических расчетов, систематическим характером экспериментальных исследований, использованием методов математической статистики и планирования экспериментов при их постановке и обработке результатов, использованием независимых дублирующих экспериментальных методов, а также практическим использованием полученных результатов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всероссийской с международным участием научно-технической конференции, посвященной 150-летию со дня рождения Н.Г. Славянова (Пермь, 2004), XI Российской научно-технической конференции «Материалы и упрочняющие технологии» (Курск, 2004), Международной научно-технической конференции «Славяновские чтения» (Липецк, 2004), Международной конференции специалистов-сварщиков (Запорожье, Украина, 2004); ежегодных научно-технических конференциях Воронежского государственного технического университета (2002 - 2004гг); научных семинарах кафедры сварки Воронежского государственного технического университета.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений; изложена на 140 страницах, содержит 75 рисунков, 7 таблиц, список литературы из 108 наименований.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Сформулирован и обоснован принцип построения технологического процесса диффузионной сварки сплава ВТ9 с использованием внутренних напряжений, обеспечивающий снижение накопленной деформации в 3 раза) заготовок, заключающийся в том, что сварка между полированными контактными поверхностями осуществляется в условиях автовакуумирования и всестороннего сжатия свариваемых заготовок газовой средой.

2 Установлено, что высокотемпературная ползучесть сплава ВТ9 с мелкозернистой (волокнистой) структурой в области температур диффузионной сварки обеспечивается межзеренным скольжением и контролируется объемной самодиффузией, а с крупнозернистой пластинчатой структурой осуществляется проскальзыванием по границам а-пластин и бывших /?-зерен и лимитируется диффузией растворенных элементов по границам раздела. Полученные аналитические зависимости скорости установившейся ползучести позволяют прогнозировать влияние технологических параметров процесса сварки на накопленную деформацию свариваемых заготовок.

3. Выявлены закономерности влияния температуры и длительности вакуумного отжига на изменение параметра шероховатости Ra полированной поверхности сплава ВТ9. Установлено, что увеличение длительности отжига до трех часов приводит к значительному снижению скорости изменения Ra, так для 800°С ~ в 4 раза, а для 1000°С ~ в 12 раз.

Анализ установленных закономерностей и эффективных значений энергий активации процесса дает основание считать, что изменение Ra обусловлено деформацией поверхностей под действием внутренних (собственных) напряжений.

4. Определены и статистически обоснованы для сплава ВТ9 с мелкозернистой структурой количественные закономерности влияния термического цикла сварки на фрактографические признаки разрушения сварного соединения, позволяющие судить о степени завершенности процесса сварки.

5. Разработана статистико-кинетическая модель развития объемного контакта при формировании диффузионно-сварного соединения. Показано, что формирование области объемного взаимодействия (ООВ) в площади зерна носит двухстадийный характер и определяется появлением изолированных ООВ и последующим их взаимным поглощением по типу рекристаллизации.

6. Путем интерполяционного анализа экспериментальных данных по совместному влиянию технологических параметров процесса сварки на качество диффузионного соединения определены области режимов сварки сплава ВТ9, обеспечивающие получение соединений, равнопрочных основном}' материалу.

7. На основании механических испытаний и фрактографических исследований на примере сплава ВТ9 установлено, что по мере уменьшения 8, снижения величины сжимающих давлений, повышения температуры и класса чистоты обработки контактных поверхностей величина Ае , необходимая для получения соединения со свойствами основного материала, уменьшается. Показано, что уменьшение накопленной деформации заготовок, сопутствующей сварке, связано с увеличением роли процесса развития деформационных рельефов на контактных поверхностях под действием внутренних (собственных) напряжений.

Полученные результаты использованы для изготовления опытного комплекта диффузионно-сварных эталонных образцов из сплава ВТ9 для настройки ультразвуковых дефектоскопов.

1. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник /В.В. Клюев, Ф.Р. Соснин, В.П. Филинов и др.; Под ред. В.А. Клюева. - М.: Машиностроение, 1995. -487 с.

2. Методы дефектоскопии сварных соединений /В.Г. Щербинский, В.А. Феоктистов, В.А. Полевик и др.; Под общ. ред. В.Г. Щербинского. М.: Машиностроение, 1987. - 336 с.

3. Диффузионная сварка титана / Э.С. Каракозов, Л.М. Орлова, В.В. Пешков, В.И. Григорьевский. М.: Металлургия, 1977. - 272 с.

4. Диффузионная сварка титана и его сплавов / А.В. Бондарь, В.В. Пешков, Л.С. Киреев, В.В. Шурупов. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1998. - 256 с.

5. Титан и его сплавы / Л.С. Мороз, Б.Б. Чечулин, И.В. Полин и др. -Л.: Судпромгиз, 1960. 516 с.

6. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Елагин В.И. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1972. -480 с.

7. Колачев Б.А., Ливанов В.А., Буханов А.А. Механические свойства титана и его сплавов. М.: Металлургия, 1974. - 544 с.

8. Колачев Б.А. Физическое металловедение титана: М.: Металлургия, 1976.-184с.

9. Титановые сплавы в машиностроении / Б.Б. Чечулин, С.С. Ушков, И.Н. Разуваев, В.Н. Гольдфайн. -Л.: Машиностроение, 1977. 248 с.

10. Ю.Солонина О.П., Глазунов С.Г. Жаропрочные титановые сплавы. М.: Металлургия, 1976. - 447 с.

11. Шаханова Г.В., Брун М.Я. Структура титановых сплавов и методы ее контроля. МиТОМ. - 1982. - № 7. - С. 19-22.

12. Брун М.Я., Родионова B.JL, Шаханова Г.В. Формирование структуры титановых сплавов в процессе |3 и (а+|3)-деформации // Металловедение и литье легких сплавов.-М.: 1977. С. 213-221.

13. Металлография титановых сплавов / Под ред. И.Ф. Аношкина. М.: Металлургия, 1980. - 287 с.

14. Глазунов С.Г., Моисеев В.Н. Конструкционные титановые сплавы. -М.: Металлургия, 1974. 368 с.

15. Полуфабрикаты из титановых сплавов / В.К. Александров, Н.Ф. Аношкин, Г.А. Бочвар и др. -М.: Металлургия, 1979. 512 с.

16. Колачев Б.А., Мальков А.В. Физические основы разрушения титана. -М.: Металлургия, 1983. 160 с.

17. Цвиккер У. Титан и его сплавы: Пер. с нем. -М.: Металлургия, 1979. -511 с.

18. Перцовский Н.З., Брун М.Я., Семенова Н.М. Влияние структуры на вид излома титанового сплава ВТЗ-1 //МиТОМ. 1982. - №12. - С. 45-47.

19. Дроздовский Б.А., Проходцева JI.B., Новосильцева Н.И. Трещиностойкость титановых сплавов. -М.: Металлургия, 1983. 192 с.

20. Брагин Д.Я., Логинов Н.З., Шкапов И.Н. Влияние некоторых технологических факторов на усталостную прочность титановых сплавов //Проблемы прочности. 1971. - № 8. - С. 78-82.

21. Солонина О.П., Никишев О.А. Повышение усталостной прочности деталей из титановых сплавов // Структура и свойства титановых сплавов. -М.: ОНЩ ВИАМ, 1972. С. 38-42.

22. Логинов Н.З., Шкапов И.Н. Рассеяние характеристики усталостной прочности и структурная неоднородность двухфазных титановых сплавов // Структура и свойства титановых сплавов. -М.: ОНТИ, ВИАМ, 1972. -С. 42-49.

23. Пронин А.Г., Воробьев И.А., Марковец М.П. Влияние структуры сплавов ВТЗ-1 и ВТ18 на сопротивление усталости при асимметричном цикле нагружения //Проблемы прочности. 1972. - № 4. - С. 105-107.

24. Пешков В.В., Родионов В.Н., Воронцов Е.С. Ползучесть титановогосплава 0Т4 // Изв. АН СССР. Сер. Металлы. 1977. - № 2. - С. 188-192.

25. Пешков В.В., Родионов В.Н., Подоприхин М.Н. Ползучесть титанового сплава ОТ4 с крупнозернистой структурой //Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. -1980.-№5.-С. 95-97.

26. Каракозов Э.С., Родионов В.П., Пешков В.В. Влияние отжига в (а+Р)-области на высокотемпературную ползучесть псевдо-а-сплавов титана // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. 1980. - № 1. - С. 95-101.

27. Влияние исходной структуры на высокотемпературную ползучесть титанового сплава ВТ5 /Э.С. Каракозов, В.Н. Родионов, В.В. Пешков, JI.M. Орлова // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. 1980. - № 2. - С. 109-114.

28. Родионов В.Н., Пешков В.В. Высокотемпературная ползучесть слоистых микроструктурных композитов из титановых сплавов // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. 1985. - №4. - С. 84-88.

29. Мусин Р.А., Анциферов В.Н., Квасницкий В.Ф. Диффузионная сварка жаропрочных сплавов. -М.: Металлургия, 1979. 208 с.

30. Липчин И.П., Томсиновский B.C., Половников В.М. Фазовые и структурные превращения в титане //Сб. науч. тр. Пермского политехи, ин-та. -Пермь, 1973. С. 30-35.

31. Кинетика образования соединения при диффузионной сварке титанового сплава ВТ5 /В.В. Пешков, В.Н. Родионов, В.Н Милютин, М.Б. Никчолов // Автоматическая сварка. 1984. - № 7. - С. 27-31.

32. Борисова Е.А., Шашенкова Н.И., Глебова Р.Д. О вакуумном отжиге титановых сплавов /МиТОМ. 1972. - № 5. - С. 10-13.

33. Структура и свойства сплавов ОТ4 и ОТ4-1 после вакуумного отжига /Б.А. Колачев, Ю.В. Горшков, В.В. Шевченко, Ю.Н. Арцыбасов //МиТОМ. -1972. № 5. С. 6-10.

34. Афонин В.К., Пульцин Н.М., Горбунов Н.М. Исследования титановых сплавов при высоких температурах в вакууме // Новый конструкционный материал титан. -М.: Наука. - 1972. - С. 151-157.

35. Максимович Г.Г., Спектор Я.И. Влияние длительности высокотемпературного вакуумного отжига на структуру и свойства титановых сплавов //МиТОМ. 1982. - №7. - С. 11-14.

36. Лозинский М.Г. Строение и свойства металлов и сплавов при высоких температурах. -М.: Металлургиздат, 1963.

37. Айбиндер С.Б. Холодная сварка металлов. -Рига. Изд-во АН Латв. ССР, 1957.-162 с.

38. Семенов А.П. Схватывание металлов. М.: Машгиз, 1958. - 280 с.

39. Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка в вакууме. М.: Машиностроение, 1968.-332 с.

40. Казаков Н.Ф. Диффузионная сварка материалов. М.: Машиностроение, 1976.-312 с.

41. Гельман А.С. Основы сварки давлением. -М.: Машиностроение, 1970.-312 с.

42. Шоршоров М.Х., Каракозов Э.С. Расчет режимов сварки давлением. -Л.: ЛДНТП, 1969.-31 с.

43. Шоршоров М.Х., Колесниченко В.А., Алехин В.П. Клинопрессовая сварка давлением разнородных металлов. -М.: Металлургия, 1982. -112 с.

44. Красулин Ю.Л. Дислокации как активные центры в топохомических реакциях//Теоретическая и экспериментальная химия. 1967. - № 3. - С. 58-85.

45. Красулин Ю.Л., Шоршоров М.Х. О механизме образования соединения разнородных материалов в твердом состоянии/ /ФиХОМ. 1967. -№ 1.-С. 89-97.

46. К вопросу расчетной оценки режимов сварки давлением /М.Х.Шоршоров, Ю.Л. Красулин, А.Н. Дубасов и др. //Сварочное производство.- 1967.-№ 8.-С. 1-5.

47. Красулин Ю.Л. Взаимодействие металла с полупроводником в твердой фазе. -М.: Наука, 1971. 119 с.

48. Каракозов Э.С. Соединение металлов в твердой фазе. -М.: Металлургия, 1976.-160 с.

49. Сахацкий Г.П. Технология сварки металлов в холодном состоянии. -Киев: Наукова думка, 1979. -295 с.51 .Parks J. М. Recrystallization welding /Welding J. 1953. - № 5. - P. 209-221.

50. Костецкий Б.И., Ивженко И.П. Дислокационная модель процесса холодной сварки металлов //Автоматическая сварка. 1964. - № 5. - С. 18-20.

51. Расчет площади контакта при сварке металлов в твердой фазе /Э.С. Каракозов, Ю.В. Мякишев, В.А. Петросян и др. //Сварочное производство. -1973.-№ 2. -С. 50-51.

52. Образование соединения после снятия сжимающего усилия при сварке давлением с подогревом сплава ОТ4/ Э.С. Каракозов, В.И. Григорьевский, В.В. Пешков и др. //ФиХОМ. 1975. - № 5. - С. 113-117.

53. Пешков В.В., Подоприхин М.Н., Милютин В.Н. Влияние оксидных пленок на взаимодействие контактных поверхностей при диффузионной сварке титана //Сварочное производство. 1983. - №12. - С. 4-5.

54. Гегузин Я.Е. Физика спекания. -М.: Наука, 1967. 360 с.

55. Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. -JL: Наука, 1972. 425 с.

56. Григорьевский В.И., Каракозов Э.С. Пути уменьшения остаточной деформации деталей из титановых сплавов при диффузионной сварке. Сварочное производство. - 1983. - № 2. - С. 17-19.

57. Влияние исходной структуры на формирование соединения при сварке титана в твердом состоянии /В.В. Пешков, J1.M. Орлова, Ф.Н. Рыжков, Е.С. Воронцов //Автоматическая сварка. 1974. - № 10. - С. 15-18.

58. Оптимальные параметры диффузионной сварки титановых сплавов различного фазового состава /А.А. Гельман, Н.И. Колодкин, А.А. Котельников, А.В. Батурин. //Автоматическая сварка. 1977. - № 4. - С. 53-57.

59. Пешков В.В., Родионов В.Н., Григорьевский В.И. Управление качеством соединения при диффузионной сварке титановых сплавов за счет регулирования исходной структуры //Сварочное производство. 1977. -№ 10. -С. 18-20.

60. Гельман А.А. Особенности формирования соединения при диффузионной сварке двухфазных титановых сплавов //Сварочноепроизводство. 1981. - № 5.-С. 20-21.

61. Мазур А.И., Алехин В.П., Шоршоров М.Х. Процессы сварки и пайки в производстве полупроводниковых приборов. -М.: Радио и связь, 1981. -224 с.

62. Пешков В.В., Воронцов Е.С. Исследование процесса растворения оксидных пленок в титане //Изв. АН СССР. Металлы. 1973. - № 4. - С. 99-102.

63. Пешков В.В., Холодов В.П., Воронцов Е.С. Кинетика растворения оксидных пленок в титане при диффузионной сварке //Сварочное производство. — 1985.-№ 4. -С. 35-37.

64. Пешков В.В., Воронцов Е.С., Холодов В.П. О кинетике растворения оксидных пленок в титане //Журнал физической химии. 1985. - № 5. -С. 1244-1246.

65. Пешков В.В., Подоприхин М.Н., Кинетика взаимодействия контактных поверхностей при диффузионной сварке титана //Сварочное производство. -1983.-№ 9.-С. 13-15.

66. Пешков В.В., Кудашов А.О. Влияние исходной микроструктуры на формирование соединения при диффузионной сварке сотовых конструкций из титанового сплава ОТ4 //Автоматическая сварка. 1982. - № 6. - С. 27-31.

67. Пешков В.В., Родионов В.Н., Никчолов М.Б. Диффузионная сварка титана с обеспечением малой накопленной деформации соединяемых элементов //Сварочное производство. 1985. - № 9. - С. 11-12.

68. Касаткин Б.С., Кораб Г.Н. Формирование соединения при сварке без оплавления //Автоматическая сварка. 1967. - № 4. - С. 33-38.

69. Макара A.M., Назарчук А.Т. Повышение ударной вязкости соединений при диффузионной сварке //Автоматическая сварка. 1969. - № 2.1. С. 28-34.

70. Макара A.M., Назарчук А.Т. О механизме диффузионной сварки и повышении качества соединений //Автоматическая сварка. 1969. -№ 4. -С.23-28.

71. Каракозов Э.С., Терновский А.П. Оптимизация термодеформационного цикла при сварке давлением с подогревом //Сварочное производство. -1981.-№ 5.-С. 34-36.

72. Каракозов Э.С., Гостомельский B.C., Терновский А.П. Характер разрушения соединений, полученных диффузионной сваркой //Автоматическая сварка. 1982. - № 1. - С.7-10.

73. Особенности характера разрушения сварных соединений из сплава ВТ6 /А.А. Гельман, Б.А. Копелиович, О.С. Коробов и др. //Сварочное производство. 1983. - № 2. - С. 19-20.

74. Кононов В.Н., Творогов И.М. Сварка давлением титанового сплава ВТ9 с использованием его сверхпластичности //Сварочное производство. № 12. -1977.-С. 13-14.

75. Анциферов В.Н., Устинов В.С, Олисов Ю.Г. Спеченные сплавы на основе титана. -М.: Металлургия, 1984.-168 с.

76. Тьюки Д. Анализ результатов наблюдений. М.: Мир, 1981. - 693 с.

77. Спиридонов В.П., Лопаткин А.А. Математическая обработка физико-химических данных. -М.: Изд-во МГУ, 1970. -221 с.

78. Ашмарин И.П., Васильев Н.И., Абросимов В.А. Быстрые методы статистической обработки и планирования эксперимента. Л.: ЛГУ, 1975. — 76с.

79. Розенберг В.М. Ползучесть металлов. -М.: Металлургия, 1967. -276 с.

80. Гарофало Ф. Законы ползучести и длительной прочности металлов. М.: Металлургия, 1968.-304 с.

81. Розенберг В.М. Основы жаропрочности металлических материалов. М.: Металлургия, 1973. -326 с.

82. Грабский М.В. Структурная сверхпластичность металлов. -М.:1. Металлургия, 1975.-270 с.

83. Криштал М.А., Миркин И.Л Ползучесть и разрушение сплавов. -М.: Металлургия, 1966.- 191с.

84. Petit I., Quintard М., Morot P. Mem. Sei. Rev. Met. 1973. - № 10. -P. 753 -761.

85. Гринченко И.Г. Упрочнение деталей из жаропрочных и титановых сплавов. -М.: Машиностроение, 1971. 120 с.

86. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М.: Финансы и статистика, 1981.-263 с.

87. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965. - 340 с.

88. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1964. - 576 с.

89. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. М.: Наука, 1963.-659 с.

90. Цирлин А. М. Оптимальное управление технологическими процессами. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 400 с.

91. Физико-химия схватывания титана со стальной оснасткой при диффузионной сварке /А.В. Бондарь, Ю.П. Камышников, В.В. Пешков и др. Воронеж: ВГТУ, 1999.- 185 с.

92. Планирование при поиске оптимальных условий / Ю.П.Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. -М.-.Наука, 1976.-279 с.

93. Справочник по теории вероятностей и математической статистике / B.C. Королюк, Н.И. Портенко, А.В. Скороход, А.Ф. Турбин. М.: Наука,1985.-640 с.

94. Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. -М.: Наука, 1974. 832 с.

95. Использование метода сглаживания экспериментальных данных для решения обратных задач математической физики / И.Л. Батаронов, Ю.В. Бармин, С.А. Рощупкин, В.Г. Самойлов // Изв. АН, сер.физическая. Т.59. № 10. 1995. С.103-107.

96. Неравновесные явления: уравнение Больцмана М.: Мир, 1986.- 272 с.

97. Климонтович Ю.Л. Статистическая физика. М.: Наука, 1982.- 602 с.

98. Кочергин К.А. Сварка давлением. -Л.: Машиностроение, 1972. -216 с.

99. К механизму образования соединения при диффузионной сварке титана / В.Р. Петренко, Л.В. Усачева, Г.П. Бесплохотный, В.В. Пешков // Hobi матер1али i технологи в металургн та машинобудуванш: Науковий журнал. № 1. -Запор1жжя: ЗНТУ. -2004. -С. 134-136.

100. Автовакуумирование в контактном зазоре при диффузионной сварке титана /В.В. Пешков, Г.П. Бесплохотный, Л.В. Усачева, В.Р. Петренко // Сварочное производство. № 11.-2004.-С. 15-17.

101. Самопроизвольная очистка металлов от окисных пленок /Б.Е. Патон, Б.И. Медовар, И.В. Кирдо и др. //ДАН СССР. 1964. - 159. -№ 1. - С. 72-73.

102. Kireev L. S., Peshkov V. V. Joining Titanium to Steel. India, Gordon and Breach.-1998.-127 p.

103. Результаты испытаний а = ср(Т,т) для сплава ВТ9 с исходной крупнозернистой пластинчатой структурой при чистоте обработки контактных поверхностей, характеризуемой параметром шероховатости

104. Ra, мкм: а 0,01; б - 0,6; в - 7,010005 " I; •«1. Ub1ft ч г 00 ой". 9soii ^ ti ' ^ .чаоlli ilbt)ок, » CI, чиЛ1. О ЛГ»-.r( Г? 1 : : t t.•.'■ ■ ! Я •"•< •: 'о1и» Jir.mUiTi

105. Коэффициент корреляции R = 0,94 R = 88,8 %.a = 13 + 0,023 Г - 0,015r - 0,2p + 0,028Яа - 0,0000 \f - 0,00001т2 --0,03p2 + 0,01 IRa2 + 0,0000227т + 0,00035rp - 0,002pRa - 0,00277fo - 0,0027> --0,00007r/?a.

106. Коэффициент корреляции R = 0,95 R2 = 91,1 %.а = 12,87 + 0,012Г- 0,047т -3,18р +0,053Лд + 0,00005Гт + 0,0008 т + + 0,007pRa -0,0005 TRa - 0,03 Тр - 0,00004гДд.

107. Заведующий кафедрой ОТСП В-В. Пешков1. К (подпись, Ф.И.О.)/Зъ -/z 200ft-.

108. Начальник учебного управления B.C. Железный^ >.И.О.)г?/ 200Jt\

109. Закрытое акционерное общество «АГРОМАШ»S309850 Россия, Белгородская обл., г. Алексеевна, ул. В. Собины, 4 Тел/факс.: (0732) 39-38-03, (07234) 4-08-57, (0722) 35-86-34, (0752) 48-29-25 E-mail: agromash@comch.ru

110. Р/счет: 40702810300060000056 в филиале ОАО «Белгородпромстройбанка» г. Алексеевна К/счет 30101810000000000738, ИНН 3122002949, БИК 042007681.о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы Усачевой Ларисы Владимировны

111. Объектом внедрения является разработанный автором технологический процесс изготовления эталонных образцов с плоскодонным отражателем из сплава ВТ9 для настройки чувствительности дефектоскопов, не имеющий аналогов.

112. Внедрение осуществлялось на основании договора о научно-техническом сотрудничестве.

113. По результатам тестовых испытаний получены положительные результаты, заключающиеся в повышении качества изделий и снижении трудоемкости их изготовления.1. Технический директор1. АКТ1. ЗАО «АГРОМАШ»1. Ю.Д.БукреевZ1. Исп.

114. Лесниченко О.В. (0732)39-38-03

115. Система экспертизы промышленной безопасности Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-технический центр по безопасности в промышленности

116. Госгортехнадзора России" (ФГУП "НТЦ "Промышленная безопасность")

117. СВИДЕТЕЛЬСТВО ОБ АТТЕСТАЦИИ001400140 ФГУП "НТЦ "Промышленная безопасность"

118. УДОСТОВЕРЯЕТ: Лаборатория неразрушающего контроля Закрытого акционерного общества «Агромаш» 309850, г. Алексеевка, Белгородской области, ул. В. Собины, 4

119. УДОВЛЕТВОРЯЕТ требованиям Системы неразрушающего контроля

120. Область аттестации и условие действия Свидетельства, определены в приложении к настоящему Свидетельству

121. Дата регистрации 03.12. 2004г. Действительно до 03.12.2007г.1.■ ^k