автореферат диссертации по металлургии, 05.16.09, диссертация на тему:Структура и механические свойства слоистых материалов на основе титана и алюминия, полученных по технологии сварки взрывом и дополнительной термической обработки

На правах рукописи

Павлюкова Дарья Викторовна

СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЛОИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНА И АЛЮМИНИЯ, ПОЛУЧЕННЫХ ПО ТЕХНОЛОГИИ СВАРКИ ВЗРЫВОМ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Специальность 05.16.09 - материаловедение (в машиностроении)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 СЕН 2011

Новосибирск - 2011

4853494

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Батаев Анатолий Андреевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Токарев Александр Олегович

кандидат технических наук, профессор Тихомирова Людмила Борисовна

Ведущая организация: Сибирский научно-исследовательский

институт авиации им. С. А. Чаплыгина, г. Новосибирск

Защита диссертации состоится « 6 » октября 2011 г. в 15— часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.13 в Новосибирском государственном техническом университете по адресу: 630092, г. Новосибирск, пр. К.Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан « 6 » сентября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент Иванцивский В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Особенности многих объектов, значимых для общества, не допускают их неконтролируемого, преждевременного разрушения. Такого рода конструкции типичны для авиации, космонавтики, химического машиностроения, энергетики. Исходя из этого, одни из наиболее важных задач современного материаловедения связаны с разработкой материалов, предназначенных для изготовления деталей машин и элементов конструкций ответственного назначения, способных длительное время и с высокой степенью надежности эксплуатироваться в тяжелых условиях внешнего нагружения.

Анализ тенденций развития современного материаловедения свидетельствует о том, что одно из эффективных решений отмеченной проблемы заключается в разработке материалов слоистого типа. Для их изготовления могут быть использованы хорошо зарекомендовавшие себя титан и его сплавы, а также материалы на основе алюминия. В значительной степени интерес к ним обусловлен тем, что в условиях нагрева соединенные между собой титан и алюминий образуют высокопрочные интерметаллиды, благоприятно влияющие на комплекс механических свойств композиции. Такого рода материалы могут быть использованы для изготовления демпфирующих элементов а также конструкций, эффективно поглощающих энергию взрыва.

Получение композитов с интерметаллидными слоями по технологии, основанной на отжиге пакета пластин в воздушной атмосфере, неизбежно связано с образованием оксидной плёнки, снижающей скорость реакции и негативно отражающейся на свойствах материала. В данной работе в качестве метода получения слоистых материалов использована сварка взрывом многослойного пакета с последующей его термической обработкой. Использование данной технологии позволяет проводить нагрев на воздухе, при этом устраняется возможность попадания кислорода во внутренние слои материала. Кроме того, давления, развиваемые в процессе сварки взрывом, обеспечивают качественный контакт между поверхностями соединяемых пластин.

Несмотря на интерес к слоистым материалам на основе титана и алюминия, проявляемый в последние годы, многие особенности их строения и поведения в различных условиях нагружения до сих пор не раскрыты. Такого рода задачи актуальны, имеют важное научное и прикладное значение.

Исследования, представленные в диссертационной работе, выполнены в рамках федеральной целевой программы "Научные и педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 гг." (мероприятие №1.3.2. "Проведение научных исследований целевыми аспирантами", ГК № 14.740.11.1159) и аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы на 2009-2011 гг." (мероприятие 2 "Проведение фундаментальных исследований в области естественных, технических и гуманитарных наук", проект РНК: 2.2.1.1/4177).

Цель диссертационной работы:

Повышение конструктивной прочности материалов на основе титана и алюминия путем формирования сваркой взрывом и последующей термической обработки эффективной структуры слоистого типа.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследование процессов структурных преобразований в поверхностных слоях динамически взаимодействующих пластин алюминия и титана.

2. Исследование процессов формирования прослоек алюминида титана в условиях выдержки многослойных материалов при 630 "С.

3. Исследование влияния интенсивности пластической деформации в многослойных материалах типа «алюминий - титан» на особенности формирования интерметаллидных прослоек.

4. Анализ механических и триботехнических свойств многослойных материалов на основе алюминия и титана, сваренных взрывом и дополнительно термически обработанных при 630 "С.

5. Исследование процессов усталостного разрушения многослойных материалов типа «алюминий - титан» и «алюминий - алюминид титана - титан».

На защиту выносятся:

1. Результаты исследования структуры поверхностных слоев пластин алюминия и титана в многослойных композитах, полученных по технологии сварки взрывом.

2. Результаты исследования процессов формирования алюминидов титана в условиях выдержки длительностью от 1 до 100 часов при 630 °С композитов «алюминий - титан», сваренных взрывом.

3. Результаты исследования поведения композитов типа «алюминий - титан» и «алюминий - алюминид титана - титан» в условиях трения скольжения, статического и усталостного нагружения.

4. Результаты математического моделирования процессов деформации и нагрева пластин алюминия А5 и титана ВТ 1-0 при их динамическом взаимодействии.

Научная новизна

1. При формировании многослойных композиций «алюминий - титан» в процессе однократного динамического воздействия наиболее интенсивно деформируемыми являются поверхностные слои пластин, расположенных ближе к слою взрывчатого вещества. Установлено, что материал сильнодеформиро-ванных зон проявляет большую склонность к образованию интерметаллидов по сравнению с менее деформированными микрообъемами.

2. Методами структурного анализа установлено, что в поверхностных слоях алюминиевых пластин в зонах безвихревых участков сварных швов в процессе сварки взрывом развиваются процессы полигонизации. Средний размер субзёрен, сформированных в процессе кратковременного нагрева материала составляет 1,3 мкм. В поверхностных слоях титановых пластин дислокационная структура перестраивается менее интенсивно, чем в алюминии.

3. Методом микрорентгеноспектрального анализа показано, что вихревые участки, наблюдаемые в верхних интенсивно деформированных слоях, отличаются переменным химическим составом. В интенсивно деформированных микрообъёмах алюминия, прилегающих к вихревым зонам, в процессе сварки взрывом формируется наноструктурированный раствор титана в алюминии с размерами структурных элементов ~ 25 нм.

4. Установлено, что в процессе выдержки композиции "А1-ТГ при 630 °С в сварных швах формируются интерметаллиды Л/377 двух морфологических типов. На месте вихревых зон образуются компактные выделения Л/377, на остальных участках сварных швов выделяются интерметаллиды в форме пленки. Интерметаллиды первого типа растут более интенсивно и в итоге поглощают выделения пленочной формы.

5. Показано, что характер распространения усталостных трещин в многослойных пакетах типа "А1-ТГ и "А1-А13Т1-И" принципиально отличается от разрушения образцов, изготовленных из титана и алюминия. При усталостном на-гружении с частотой 300 циклов в минуту с максимальной нагрузкой, соответствующей 80 % от предела текучести, усталостная долговечность композита "А1-ТГ примерно в 10 раз превышает долговечность исходных материалов. Тормозящий эффект межслойных границ обусловлен ветвлением и перезарождением трещин в зонах сварных швов.

6. Методами структурного анализа выявлены особенности дефектного строения слоев алюминида титана. Результатом присутствия железа в исходных пластинах алюминия являются строчечные выделения частиц алюминида железа в алюминиде титана. Установлено, что последовательность строчечных выделений дефектов данного типа соответствует паузам, имевшим место при термической обработке длительностью более 20 часов.

Практическая значимость и реализация результатов работы

1. Слоистые материалы типа «металл - интерметаллид», полученные путем сварки взрывом пластин титана и алюминия и последующей термической обработки, обладают высоким комплексом механических свойств и могут быть использованы для изготовления изделий ответственного назначения.

2. На основании результатов исследования структуры и механических свойств материалов разработаны рекомендации по формированию многослойных композиций на базе титана и алюминия. Экспериментально установлено, что при получении слоистых композитов с прослойками алюминида титана по технологии сварки взрывом с последующим отжигом при 630 °С наиболее эффективны выдержки длительностью до 20 часов, являющиеся рациональными с точки зрения соотношения толщины слоя и временных затрат на проведение термической обработки. При выдержках длительностью более 20 часов скорость роста интерметаллидных прослоек падает и эффективность термической обработки снижается.

3. Результаты исследований используются в курсах «Материаловедение» и «Порошковая металлургия и композиционные материалы» при реализации учебного процесса по специальности «Материаловедение в машиностроении» и

направлению «Материаловедение и технология новых материалов» в Новосибирском государственном техническом университете.

4. Материалы, полученные при выполнении диссертационной работы, отмечены серебряной медалью специализированной международной промышленной выставки «Машиностроение. Металлообработка. Сварка. Металлургия - 2010» (ITE Сибирская ярмарка, 2010 г.).

Достоверность результатов

Достоверность полученных при выполнении диссертационной работы результатов обеспечена применением современного испытательного и аналитического оборудования; использованием статистических методов обработки экспериментальных данных; обоснованием результатов работы данными, полученными с использованием взаимодополняющих методов исследования структуры и оценки механических свойств материалов; использованием методов физического и математического моделирования процессов, происходящих при динамическом взаимодействии соединяемых заготовок; соответствием результатов экспериментальных исследований современным представлениям о структуре и свойствах слоистых материалов на основе титана и алюминия.

Личный вклад автора состоит в формулировании задач диссертационной работы, проведении экспериментов и теоретических исследований, обработке и анализе полученных результатов, формулировании выводов.

Апробация работы

Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались на XVI международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии», г. Томск, 2010 г., XLVIII международной научной конференции «Студент и научно-технический прогресс», г. Новосибирск, 2010 г., международной конференции с элементами научной школы для молодежи «Нанофизика и наноэлектроника. Мезоскопические структуры в фундаментальных и прикладных исследованиях», г. Новосибирск, 2010 г., седьмой всероссийской конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы современной механики», г. Томск, 2011 г., 8 всероссийской научно-технической конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе», г. Новосибирск, 2010 г., 9 всероссийской научно-технической конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе», г. Новосибирск, 2011 г., всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации», г. Новосибирск 2010 г., всероссийской конференции с элементами научной школы для молодежи «Проведение научных исследований в области индустрии наносистем и материалов», г. Белгород, 2009 г., XX уральской школе металловедов - термистов «Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов», г. Екатеринбург, 2010 г., V международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. "Образование, наука, инновации", г. Кемерово, 2010 г., всероссийской научно-технической конференции «Наука. Промышленность. Оборона», г. Новоси-

бирск, 2011, на научных семинарах кафедры «Материаловедение в машиностроении» Новосибирского государственного технического университета.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных научных работ, из них: 4 статьи в реферируемых научных журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК, 3 - в сборниках научных трудов Всероссийских конференций и 1 статья в международном журнале.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложения. Основной текст работы изложен на 236 страницах и включает 118 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 152 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и сущность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, описаны основные направления научных исследований, запланированные в работе.

В первой главе «Структура и механические свойства слоистых материалов, полученных с использованием процессов пластической деформации и термической обработки» представлен аналитический обзор научной литературы по проблемам получения и использования слоистых композиционных материалов. Рассмотрены вопросы, касающиеся возможности формирования биметаллов на основе титана и алюминия методом сварки взрывом, характера взаимодействии данной пары материалов и проблем получения их прочного сварного соединения. С целью изучения химических соединений на основе данных материалов, их структуры, свойств и возможностей практического применения выполнен анализ диаграммы состояния «алюминий - титан». Материал, изложенный в литературном обзоре, послужил основой для обоснования цели и задач диссертационной работы.

Во второй главе «Материалы и методы исследования» описаны материалы, выбранные в качестве исходных для формирования многослойных пакетов по технологии сварки взрывом. Сварка взрывом пластин из алюминия марки А5 и титана технической чистоты ВТ1-0 толщиной 1 мм и 0,5 мм соответственно проводилась в Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН. В качестве взрывчатого вещества использовали аммонит 6ЖВ и взрывчатое вещество на основе селитры и дизельного топлива с добавлением эмульгаторов. Количество свариваемых листовых заготовок варьировалось в диапазоне от 16 до 23. Формирование слоистых заготовок осуществлялось по параллельной схеме (рис. 1).

Интерметаллидные прослойки А13 77 на границах раздела титановых и алюминиевых пластин были получены в процессе выдержки многослойных пакетов при 630 °С в течение 1...100 часов, а также в процессе выдержки при 660 °С в течение 5 часов.

Структурные исследования полученных образцов проводили методом оптической ("приборы AXIO Observer Alm и АХЮ Observer Zlm Carl Zeiss), растровой (EVO 50 XVP Carl Zeiss) и трансмиссионной электронной микроскопии (Tecnai 20). С целью выявления изменения фазового состава многослойных композитов в процессе термической обработки были проведены исследования с использованием рентгеновского дифрактометра ARL X'TRA.

Для определения прочностных свойств композиционных материалов типа «алюминий - титан» и «алюминий - алюминид титана - титан» была использована установка Instron 3369. Исследование прочностных свойств локальных участков многослойных материалов проводилось с применением микротвердомера Wolpert Group 402 MVD. Усталостные испытания композитов были проведены на установке Instron 8801. Нагрузка, прикладываемая к образцам, изменялась по синусоидальном закону. Триботехнические характеристики определяли в условиях трения скольжения по схеме «диск - плоскость». Лунки изнашивания изучали с использованием профилометра оптического типа Zygo NewView 7300.

В третьей главе представлен анализ процессов нагрева и деформации при динамическом взаимодействии пластин алюминия и титана, проведенный с использованием программного комплекса ANSYS AUTODYN 11.0. Моделирование осуществлялось при пространственном разрешении 75 ячеек на 1 мм эйлеровой сетки. Ударно-волновые процессы описывались уравнением состояния Shock EOS, для учета прочностных свойств материалов применена модель уп-ругопластического поведения Джонсона-Кука.

В разделе отражены результаты анализа ударноволновых и тепловых процессов, развивающихся при сварке взрывом пластин алюминия и титана. Максимальные значения пластической деформации и температуры, реализуемые в процессе сварки взрывом, характерны для алюминиевой пластины. Величина значения эффективной пластической деформации материала в зоне контакта пластин составляет не менее 9. Максимальная температура (1781 К) наблюдается вблизи точки контакта пластин. Глубина слоя, подвергнутого температурному и деформационному воздействию, в алюминиевой пластине значительно выше, чем в титановой.

В четвертой главе представлены результаты исследования структуры и механических свойств многослойных композиционных материалов «алюминий - титан», сформированных в процессе сварки взрывом. Характерной особенно-

Взрывчатое вещество Детонатор 50мм I

, ¡линий Основание

Рис. 1. Схема сварки взрывом.

стью сваренных взрывом материалов является формирование волнообразных границ раздела, основными параметрами которых являются амплитуда и длина волны, определяемые скоростью точки контакта и углами соударения свариваемых пластин. В работе показано, что амплитуда и длина волн в сваренных взрывом многослойных композитах изменяется не только в пределах одного многослойного пакета, что связано с уменьшением углов соударения, но и в зависимости от типа взрывчатого вещества. Использование эмульсионного взрывчатого вещества способствует росту значений амплитуды и длины волн. Теми же факторами определяется размер и объемная доля вихревых зон. Количество вихрей уменьшается по мере продвижения от верхних сварных швов к нижним. Использование эмульсионного взрывчатого вещества приводит к увеличению их количества в структуре композита.

Вихревые зоны образуются в результате интенсивного перемешивания алюминия и титана (рис. 2). Результаты микрорентгеноспектрального анализа свидетельствуют об одновременном присутствии в этих зонах обоих элементов (рис. 3). Методом просвечивающей электронной микроскопии установлено, что

I 10 мкм [

Рис. 2. Строение вихревого участка, сформированного на границе раздела алюминия и титана в процессе сварки взрывом.

Д/Ка 1

Рис. 3. Карта распределения титана и алюминия в вихревой зоне и прилегающих к ней областях.

в интенсивно деформированных микрообъёмах алюминия, прилегающих к вихревым зонам, в процессе сварки взрывом формируется наноструктурированный раствор титана в алюминии с размерами структурных элементов ~ 25 нм (рис. 4). Рентгенофазовый анализ композиционных материалов не выявил наличия других фаз кроме титана и алюминия (рис. 5).

При проведении механических испытаний

_______многослойных композиций типа «титан - алю-

Рис. 4. Структура вихревой зоны миний» установлено, что прочностные свойст-с дифракционной картиной ва сформированных по технологии сварки

9

анализируемой области.

12000 • - А1

О --} 10000 • -П . - А1,П

с 8000 :

X \

Л Ъ 6000

о 1

ю 4000

о 1

I X 2000 0 —^ 1 ] , • «1 ♦ »•! 1 •

30 40 50 60 70 80 90 100

28, град.

взрывом материалов имеют средние между титаном и алюминием значения (ов = 255 МПа, о0,2 = 125 МПа). Относительное удлинение находится на уровне ~ 12 %. Ударная вязкость многослойного материала составила 105 Дж/см2, что соответствует свойствам технически чистого титана ВТ 1-0.

Усталостные испытания слоистых материалов свидетельствуют о том, что трещины распространяются в них скачкообразно (рис. 6). Изменение кинетики развития трещин обусловлено их торможением на границах раздела слоев. В течение длительного времени трещина распространяется вдоль сварного шва, обладающего меньшей прочностью и более дефектным строением по сравнению с основным материалом. При усталостном нагружении с час-

Рис. 5. Результаты рентгенофазового анализа многослойного композита «алюминий - титан».

?!''А1 ¥! А! П А! н А! и А1 ^"ЛТ'Л'

10 15 20 25 Количество циклов нагружения,

2 2,5

I £

X

3 1,5 а>

о-

(О

I 0,5

4

О 5 10 15 20 25 30 Количество циклов нагружения, *10

Рис. 6. Особенности роста усталостной трещины в композите "А1 -77": а - схема роста усталостной трещины; б - распространение трещины в материале; в, г - графики распространения трещин, зародившихся соответственно у левого и правого концентратора.

тотой 300 циклов в минуту с максимальной нагрузкой, соответствующей 80 % от предела текучести, усталостная долговечность композита "А1-ТГ примерно в 10 раз превышает долговечность исходных материалов.

Пятая глава диссертационной работы посвящена исследованию структурных изменений слоистого композита типа «алюминий - титан», происходящих в процессе его выдержки при температурах 630 °С в течение 1... 100 часов и при температуре 660 °С в течение 5 часов. Было установлено, что термическая обработка способствует образованию на границах раздела сваренного взрывом композита сплошного слоя интерметаллида с микротвердостью 5000...6000 МПа (рис. 7). Подробно рассмотрены особенности зарождения и роста интер-металлидной прослойки на границе раздела алюминия и титана.

Показано, что процессе выдержки слоистых композитов при 630 С в сварных швах формируются интерметаллиды двух морфологических типов. На месте вихревых зон, возникших в результате интенсивного перемешивания алюминия и титана, образуются компактные выделения А1{П (рис. 8, 9). На остальных участках сварных швов выделяются интерметаллиды в форме пленки с зубчатыми границами. Интерметаллиды первого типа растут более интенсивно и в итоге поглощают выделения пленочной формы. Схематически этот процесс отражен на рис. 10. На сварных швах, расположенных глубже тринадцатого, при отжиге длительностью 5 часов и менее признаков формирования интерметаллидов компактного типа обнаружено не было (рис. 11).

Размеры интерметаллидных выделений возрастают пропорционально вре-

6000 5000 4000 3000 2000 1000 о

т ) / / ад А1

4 щт

у

1

50 100 150 200 250 300 350 400 Расстояние, мкм

Рис. 7. Микротвердость слоистого композита «алюминий - алюминид титана - титан».

Рис. 9. Образование прослойки А1ъП вдоль границы раздела алюминия и титана.

Рис. 8. Зарождение и рост интерметаллида на границе раздела «алюминий - титан» на начальных этапах термической обработки.

А! ,Вихревая зона

Л.

М ЩТ/

А1

А/Л с—. О-,

п

А1

л_

мени выдержки при 630 °С. После термической обработки в течение 1 часа средний размер компактных частиц составляет ~ 20 мкм. Двухчасовая термическая обработка приводит к увеличению их размеров до ~ 45 мкм. Образование тонких (пленочных) прослоек ин-терметаллида наблюдается вдоль всех безвихревых участков сварных швов. После выдержки в течение 4 часов их толщина достигает 4 мкм. Выдержка в течение 5 и более часов приводит к слиянию

компактных выделений алюминида титана и поглощению ими пленочных образований (рис. 10 д,е, рис. 12).

На характер роста нтерметаллидной прослойки влияют такие факторы, как длительность выдержки, количество центров зарождения интерметаллида и степень пластической деформации поверхностных

слоев сваренных взрывом заготовок (рис. 13). Использование эмульсионного взрывчатого вещества при сварке взрывом титановых и алюминиевых пластин способствует увеличению степени пластической деформации и росту объемной доли вихревых участков в структуре материала. Это, в свою очередь, способствует интенсификации диффузионных процессов на границе раздела «алюминий - титан». Таким образом, при одинаковых условиях термической обработки толщина интерметаллидного слоя в композите, полученном сваркой взрывом с использованием эмульсионного взрывчатого вещества, значительно больше. Установлено, что интенсивность диффузионных процессов выше в верхних зонах сварных пакетов, что также является результатом различия степени деформации верхних и нижних сварных швов и объемной доли вихревых участков. С увеличением длительности термической обработки различия в толщине интерметаллидных прослоек устраняются.

Рис. 10. Схема роста прослоек интерметаллида в процессе отжига композита.

1500 мкм |

Рис. 11. Образование прослойки А1{П вдоль границы раздела

алюминия и титана.

Структурные исследования интер-металлидных слоев позволили установить, что соединение Al^Ti имеет зе-ренное строение (рис. 14). Разрушение интерметаллидных слоев в большинстве случаев происходит по интеркри-сталлитному механизму (рис. 15). На границах раздела «Л/ - Al^Ti» и «77 -Al3Ti» зафиксирована мелкозернистая структура (размером ~ 200 нм и ~ 50 нм соответственно). Центральные зоны интерметаллидных слоев характеризуются наличием зерен крупного размера. Изменение размеров зерен в поперечном сечении интерметаллидного слоя связано с механизмом их зарождения и роста. Плотность выделений ин-терметаллида в зоне, прилегающей к границе раздела с алюминием, значительно ниже, чем на границе «титан - интерметаллид».

Дефектами, характерными для интерметаллидных слоев, являются скоп-

2000 мкм

Рис. 12. Структура композита, выдержанного 20 часов при 630 °С.

а б

Рис. 13. Значения толщины интерметаллидных прослоек в композите, полученном методом сварки взрывом с использованием аммонита 6ЖВ (а) и эмульсионного ВВ (б) (с дополнительным отжигом в течение 5 часов при 630 °С).

/ » . . - у

-V

»

■ т

шшт

■ ее и

-' • vtjf тими

■

чШ

">Сй

_____üfSMj

Рис. 14. Зеренное строение рис

интерметаллидной прослойки.

15. Разрушение интерметалидного слоя по интеркристаллитному механизму.

ления пор и микротрещины. Поры (рис. '16) являются, вероятно, результатом I усадки кристаллизующегося материала. Образование микротрещин, развивающихся по границам зерен алюминида титана, обусловлено различием температурных коэффициентов линейного расширения имеющихся в многослойном -композите фаз. Установлено, что даже невысокие концентрации железа в алюминии оказывают значительное влияние на структуру композита. В слое алюминида титана образуются прослойки алюминида железа, соответствующие паузам при проведении дополнительных длительных отжигов (рис. 16).

Методами £Ш"-микроанализа, рентгенофазового анализа (рис. 17) и просвечивающей электронной микроскопии (рис. 18 а) было показано, что интер-металлид Л/3Г; является единственным интерметаллидом алюминия и титана, образующимся в процессе отжига.

На фронте роста интерметаллидного слоя было зафиксировано образование мелкодисперсной структуры с размером структурных элементов порядка двадцати пяти нанометров. Микродифракционные картины дают основания полагать, что образованная структура не является интерметаллидом (рис. 18 б). Вероятно, это зона может представлять собой твердый раствор титана в алюминии.

Структура, формируемая при нагреве композиционного материала до температуры плавления алюминия имеет ряд характерных особенностей. В таких условиях ческой обработки

ных пакетов скорость зионных процессов возрастает и, следовательно, объемная доля интерметаллида в материале увеличивается. Ярко раженных интерметаллидных прослоек на границах раздела титан - алюминий не наблюдается. Интерметал-лид в слое алюминия образуется в виде дисперсных частиц. Рентгенофазовый -анализ материала свидетельствует об образовании единственной интерметал-лидной фазы

Рис. 16. Поры и включения алюминидов железа, формирующиеся в

интерметаллидном слое.

Интенсивность, Имп./с м ст> с» о к> о о о о о о о о о о о о О О О О ООО . - д| . -П * - А! Л

И» : ♦ •• ***

30 40 50 60 70 80 90 100 20, град.

Рис. 17. Результаты рентгенофазового анализа композита, сформированного по технологии сварки взрывом и отжига в течение 20 часов.

50 нм

Рис. 18. Тонкая структура и картины микродифракции: а - интерметаллида Л/з77;

б - структура, формируемая на фронте роста интерметаллида.

Исследование механических свойств композитов из 16 слоев, выдержанных при 630 °С в течение 20 часов, позволило установить, что в условиях растяжения предел прочности материала с интерметаллидными прослойками составляет 110 МПа, предел текучести - 60 МПа. Относительное удлинение материала находится на уровне ~ 10 %, ударная вязкость композита «титан -алюминид титана - алюминий» составляет 75 Дж/см2. Полного разрушения композитов в результате испытаний не произошло. Характер роста усталостной трещины близок к характеру разрушения материала типа «алюминий - титан» при приложении циклической нагрузки. Циклическая долговечность композита "А1 - А13Н - 77" (611400 циклов) существенно превышает долговечность образцов из титана ВТ1-0 и алюминия марки А5 (8300 и 33000 циклов соответственно).

В работе были изучены триботехнические свойства исходных материалов

(алюминия и титана), а также композитов типа «А1 - ТЬ> и «А! - А13П - ТЪ> при реализации схемы трения скольжения. Слоистые материалы «алюминий - алюминид титана - титан» показали лучшие результаты по сравнению со всеми остальными анализируемыми материалами (рис. 19). Благоприятное влияние интерметаллида объясняется его повышенной твердостью и относительно низкими значения коэффициента трения скольжения.

25 •—• 77 А/-7/ X—к А1 АМ/3 77-77 2

1 30 X

1 20 ш | 15 I ю >. 5 5 0 Ш ( е о

Г

(—*— .............

--" "

2 4 6 8 10 1 Время испытания, мин

Рис. 19. Триботехнические свойства массивных материалов и слоистых композитов.

В шестой главе «Апробация результатов экспериментальных исследований» отражены перспективы промышленного использования результатов работы. Отмечено, что слоистые композиционные материалы, полученные в работе, обладают высоким комплексом механических свойств и могут быть использованы для изготовления изделий ответственного назначения. Межслойные границы в композитах типа "алюминий - титан" являются эффективными барьерами для трещин, распространяющихся по механизму усталостного разрушения. Для получения слоистых композитов на основе титана и алюминия с интерме-таллидными прослойками целесообразно применять термическую обработку длительностью до 20 часов. При более продолжительных выдержках скорость роста интерметаллидных прослоек падает и эффективность термической обработки снижается.

Результаты исследований используются в курсах «Материаловедение» и «Порошковая металлургия и композиционные материалы» при реализации учебного процесса по специальности «Материаловедение в машиностроении» и направлению «Материаловедение и технология новых материалов» в Новосибирском государственном техническом университете. Материалы, полученные при выполнении диссертации, отмечены серебряной медалью специализированной международной промышленной выставки «Машиностроение. Металлообработка. Сварка. Металлургия» (1ТЕ Сибирская ярмарка, 2010 г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Сварка взрывом является эффективным технологическим процессом формирования многослойных алюминий - титановых композиций, характеризующихся высоким качеством сварных швов. Слоистые материалы типа «металл - интерметаллид», полученные путем сварки взрывом пластин титана и алюминия и последующей термической обработки, обладают высоким комплексом механических свойств и могут быть использованы для изготовления изделий ответственного назначения.

2. При формировании многослойных композиций «алюминий - титан» в процессе однократного динамического воздействия наиболее интенсивно деформируемыми являются поверхностные слои пластин, расположенных ближе к слою взрывчатого вещества. При использовании для сварки алюминий - титановых композиций взрывчатого вещества на основе селитры и дизельного топлива с добавлением эмульгаторов материал сварных швов деформируется более интенсивно, чем при сварке с применением аммонита 6ЖВ. Материал сильно-деформированных зон проявляет большую склонность к образованию интерме-таллидов по сравнению с менее деформированными микрообъемами. В вихревых зонах шести - семи верхних швов зафиксированы микрообъёмы оплавленного металла. Максимальный уровень их микротвёрдости составляет ~ 6000 МПа, что соответствует микротвёрдости интерметаллида Л/377.

3. В поверхностных слоях алюминиевых пластин в зоне безвихревых участков сварных швов в процессе сварки взрывом развиваются процессы полиго-

низации. Средний размер субзёрен, сформированных в процессе кратковременного нагрева материала составляет 1,3 мкм. В поверхностных слоях титановых пластин дислокационная структура перестраивается менее интенсивно, чем в алюминии.

4. Методом микрорентгеноспектрального анализа установлено, что вихревые участки, наблюдаемые в верхних интенсивно деформированных слоях, отличаются непостоянством химического состава. Материал этих зон является результатом механического перемешивания поверхностных микрообъёмов пластин и частичного взаимного растворения присутствующих в них элементов. В интенсивно деформированных микрообъёмах алюминия, прилегающих к вихревым зонам, в процессе сварки взрывом формируется наноструктурированный раствор титана в алюминии с размерами структурных элементов ~ 25 нм.

5. Методами £7ЭХ-микроанализа, рентгенофазового анализа и просвечивающей электронной микроскопии показано, что соединение А13П является единственным интерметаллидом алюминия и титана, образующимся в процессе выдержки композиции "А1-Л" при 630 °С. Установлено, что в сварных швах формируются интерметаллиды двух морфологических типов. На месте вихревых зон, возникших в результате интенсивного перемешивания алюминия и титана, образуются компактные выделения Л/377. На остальных участках сварных швов выделяются интерметаллиды в форме пленки с зубчатыми границами. Интерметаллиды первого типа растут более интенсивно и в итоге поглощают выделения пленочной формы. На сварных швах, расположенных глубже тринадцатого, при отжиге длительностью 5 часов и менее признаков формирования интерметаллидов компактного типа не обнаружено.

6. Экспериментально установлено, что при формировании многослойных композитов с прослойками алюминида титана по технологии сварки взрывом с последующей выдержкой при 630 °С наиболее эффективна обработка длительностью до 20 часов, являющаяся оптимальной с точки зрения соотношения толщины слоя и временных затрат на проведение термической обработки. При выдержках длительностью более 20 часов скорость роста интерметаллидных прослоек падает и эффективность термической обработки снижается.

7. Методами структурного анализа изучены особенности дефектного строения слоев алюминида титана. Основными дефектами, характерными для них, являются скопления пор и хрупкие микротрещины. Образование микротрещин, развивающихся по границам зерен алюминида титана, обусловлено различием температурных коэффициентов линейного расширения имеющихся в многослойном композите фаз. Появление пор связано с усадкой кристаллизующегося материала. Результатом присутствия железа в исходных пластинах алюминия являются строчечные выделения частиц алюминида железа в алю-миниде титана. Установлено, что последовательность строчечных выделений дефектов данного типа соответствует паузам, имевшим место при термической обработке длительностью более 20 часов. Показано, что дефекты соединения пластин титана и алюминия могут быть обнаружены в процессе выдержки

многослойных композитов при 630 °С по отсутствию интерметаллидных прослоек.

8. Механические испытания показали, что значение предела прочности композита «титан - алюминий» находится на среднем уровне между показателями титана ВТ1-0 и первичного алюминия марки А5. В процессе проведенных испытаний установлено, что характер распространения усталостных трещин в многослойных пакетах типа "А1-ТГ и "А1-А1ЪТ1-ТГ принципиально отличается от разрушения образцов, изготовленных из титана и алюминия. При усталостном нагружении с частотой 300 циклов в минуту с максимальной нагрузкой, соответствующей 80 % от предела текучести, усталостная долговечность композита "А1-ТГ примерно в 10 раз превышает долговечность исходных материалов. Тормозящий эффект межслойных границ обусловлен процессом перезарождения трещин, сопровождающимся их длительной остановкой в зоне сварного шва. На многих швах наблюдается явление переориентации трещин с отклонением их на угол до 90 градусов и расслоением материала по границам сопряжения пластин алюминия и титана.

9. Результаты проведенных исследований используются в курсах «Материаловедение», «Порошковая металлургия и композиционные материалы» при реализации учебного процесса по специальности «Материаловедение в машиностроении» и направлению «Материаловедение и технология новых материалов» в Новосибирском государственном техническом университете. Материалы, полученные при выполнении диссертационной работы, отмечены серебряной медалью специализированной международной промышленной выставки «Машиностроение. Металлообработка. Сварка. Металлургия - 2010» (1ТЕ Сибирская ярмарка, 2010 г.).

Основное содержание диссертации отражено в работах:

1. Неоднородность пластической деформации титановых сплавов при высокоскоростном нагружении в процессе сварки взрывом / Д.В. Павлюкова, И.А. Батаев, В.И. Мали, Т.В. Журавина, Е.Б. Макарова, П.С. Ярцев // Обработка металлов. 2011. №2(51). С. 46-47.

2. Формирование сваркой взрывом слоистых композиционных материалов из разнородных сталей / И. А. Батаев, Д. В. Павлюкова, Т. В. Журавина, Е. Б. Макарова, Т.С. Терентьев // Обработка металлов. 2010. № 1 (46). С. 6 - 8.

3. Особенности процессов, происходящих при ультразвуковой поверхностной пластической деформации и термической обработке технического железа / И. А. Батаев, А. А. Батаев, В. А. Батаев, Ю. Н. Ромашова, Д. В. Павлюкова, Е. Б. Макарова, Т. В. Журавина // Физическая мезомеханика. 2010. Т. 13, № 2. С. 97-101.

4. Интенсивная пластическая деформация и упрочение титана в процессе ротационной раскатки труб / И. А. Батаев, Е. Б. Макарова, А. И. Попелюх, Т. В. Журавина, Д. В. Павлюкова, А. А. Руктуев, 3. Б. Батаева // Обработка металлов. 2010. №2 (47). С. 32-35.

5. Formation of the intermetallic layers in Ti-Al multilayered composites / V.l. Mali, D.V. Pavliukova, I.A. Bataev, A.A. Bataev, A.I. Smimov, P.S. Yartsev, V.V. Bazarkina // Advanced Materials Research. 2011. V. 311 - 313. P. 236 - 239.

6. Локализация пластической деформации при сварке взрывом титановых пластин различного химического состава / Д.В. Павлюкова, В.И. Мали, Н.В. Степанова, М.А. Есиков, A.A. Руктуев // Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе : материалы 9 все-рос. науч.-техн. конф. (Новосибирск, 16 марта 2011 г.). Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2011. С. 180- 182.

7. Павлюкова Д.В., Руктуев A.A. Исследование структуры и свойств слоистых композитов, сформированных в процессе сварки взрывом разнородных материалов // Наука. Технологии. Инновации : материалы всерос. науч. конф. (Новосибирск, 3-5 декабря 2010 г.). Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2010. С. 218 -220.

8. Павлюкова Д.В., Ярцев П.С., Ложкин B.C. Особенности локализации пластического течения при сварке взрывом пластин из титановых сплавов // Наука. Промышленность. Оборона : Труды 11 всерос. науч.-техн. конф. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. С. 486-490.

Отпечатано в типографии Новосибирского Государственного технического университета 630092, г.Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Тел./факс (383) 346-08-57 Формат 60 х 84/16. Объем 1.25 п.л. Тираж 90 экз. Заказ 1276. Подписано в печать 05.09.2011 г.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОВЫШЕНИЕ КОМПЛЕКСА МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ПУТЕМ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ СЛОИСТОГО ТИПА.

1.1. Свойства композитов, полученных методом соединения однородных материалов.

1.2. Влияние интерметаллидных прослоек на механические свойства слоистых композиционных материалов.

1.3. Металлические материалы, склонные к образованию химических соединений.

1.4. Структура и свойства алюминия, титана и сплавов на их основе.

1.4.1. Титан и его сплавы.

1.4.2. Алюминий, его физические и механические свойства.

1.4.3. Фазы, образуемые в результате химического взаимодействия титана и алюминия.

1.4.4. Химические соединения алюминия и титана.

1.5. Способы формирования многослойных композиционных материалов с интерметаллидными слоями и свойства этих композитов.

1.5.1. Получение слоистых материалов методом диффузионной сварки.

1.5.2. Формирование слоистых композитов с прослойками интерметаллида методом сварки взрывом.

1.6. Выводы.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Материалы исследования. алов исследования. туры материалов.' графия.' ая микроскопия и ектронная микроскопия.< е исследования.< сследования.і ания.і ую вязкость.' ания.і титана.У и

4.1.1. Волнообразование на границах сопряжения пластин титана и алюминия при реализации технологии сварки взрывом.

4.1.2. Структурные исследования вихревых участков в околошовных зонах.

4.2. Анализ механических свойств многослойных композитов «алюминий - титан».Ill

4.2.1. Прочностные свойства композитов «алюминий - титан», сформированных по технологии сварки взрывом.

4.2.2. Ударная вязкость слоистых материалов.

4.2.3. Усталостные испытания слоистых композитов, полученных методом сварки взрывом титановых и алюминиевых пластин.

4.3. Выводы.

5. ФОРМИРОВАНИЕ КОМПОЗИТА "АЛЮМИНИЙ -АЛЮМИНИД ТИТАНА - ТИТАН" В ПРОЦЕССЕ ВЫДЕРЖКИ СВАРЕННЫХ ВЗРЫВОМ МНОГОСЛОЙНЫХ ПАКЕТОВ.

5.1. Структурные исследования слоистых композитов «алюминий -титан» с интерметаллидными прослойками.

5.1.1. Особенности зарождения и роста интерметаллида на границе раздела «алюминий — титан».

5.1.2. Анализ зависимости толщины интерметаллидной прослойки на границе раздела титана и алюминия от длительности термической обработки.

5.1.3. Свойства интерметаллидных прослоек в композитах «титан — алюминид титана - алюминий».

5.1.4. Структурные особенности интерметаллидных прослоек, формируемых на границах раздела титановых и алюминиевых пластин при развитии диффузионных процессов.

5.1.5. Структурные преобразования на границах раздела пластин алюминия и титана при нагреве композита до 660 °С.

5.2. Механические свойства многослойных композитов «алюминий — алюминид титана - титан».

5.2.1. Оценка прочностных свойств композиционного материала с интерметаллидными прослойками.

5.2.2. Ударная вязкость многослойных композиционных материалов с интерметаллидными прослойками.

5.2.3. Усталостные испытания слоистых композитов, полученных в процессе сварки взрывом титановых и алюминиевых пластин и последующей термической обработки.

5.2.4. Триботехнические испытания массивных и композиционных материалов.

5.3. Выводы.

6. АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

6.1. Преимущества слоистых материалов "алюминий - титан", полученных по технологии сварки взрывом.

6.2. Перспективы использования слоистых материалов, состоящих из титановых и алюминиевых сплавов и прослоек алюминида титана.

6.3. Применение результатов проведенных исследований в учебном процессе.

6.4. Представление результатов экспериментальных исследований на промышленных выставках.

6.5. Выводы.

Анализ тенденций развития современного материаловедения свидетельствует о том, что возможности повышения комплекса механических свойств традиционных материалов конструкционного назначения, в том« числе и сталей, за счет оптимизации механизмов дислокационного упрочнения близки к исчерпанию. Задачи, связанные с кардинальным' улучшением структуры и соответствующим изменением комплекса4 механических СВОЙСТВ«^ известных сталейги сплавов путем управления режимами термической и химико-термической обработки^ а также деформации в холодном или горячем! состоянии, представляются труднореализуемыми. Вероятность разработки« новых классов материалов, таких как мартенсито стареющие или метаста-бильные аустенитные слали, обладающих уникальным сочетанием показателей прочности и трещиностойкости, также очень мала. В то же время развитие многих новых видов техники невозможно без разработки новых материалов, обладающих соответствующим комплексом механических свойств.

Один из наиболее эффективных путей решения задач, связанных с формированием рациональной структуры и достижением требуемых показателей материалов, заключается в разработке композитов. Широкая номенклатура имеющихся в распоряжении специалистов материалов, способных выполнять функции матрицы и упрочнителя, большое разнообразие технологических процессов объединения компонентов в единое целое позволяют получать разнообразные композиты, пригодные для эксплуатации в различных условиях внешнего нагружения. Важное обстоятельство заключается в том, что композиционный материал не должен иметь высокий комплекс механических свойств во всех направлениях. Обычно особенности его внутреннего строения соответствуют схеме нагружения изделия. Таким образом, многие композиты являются направленно упрочняемыми. Этот подход позволяет в максимальной степени использовать возможности матричного материала и упрочняющих его элементов.

При выполнении данной работы в качестве исходных материалов для получения композитов использовали тонколистовые пластины технически^ чистого титана и ВТ 1-0 и алюминия А5. Одним из наиболее важных достоинств этих материалов является их малая плотность, обеспечивающая, возможность получать в итоге композиты с высоким уровнем удельной прочности. Научный и практический интерес к паре «ВТ1-0 - А5» был обусловлен тем, что в условиях нагрева соединенные между собой титан и алюминий образуют высокопрочные интерметаллиды, способные в значительной степени, влиять на комплекс механических свойств многослойных материалов.

Слоистые композиты "металл - интерметаллид" являются- на» сегодняшний день одними из наиболее-перспективных материалов, обладающих уникальным комплексом механических свойств. Активно исследуются* материалы на основе интерметаллидов между титаном и алюминием, железом и» алюминием, никелем и алюминием, ниобием и алюминием. Процесс получения композита, как правило, основан на совместном отжиге под давлением пакета пластин. При этом в большинстве исследованных систем в качестве1 одного из компонентов используется алюминий. Низкая температура плавления алюминия позволяет проводить процесс при относительно невысоких температурах, а низкая-плотность алюминия, и его сплавов обеспечивает низкую плотность интерметаллидов.

Среди различных материалов, принадлежащих к» классу слоистых композитов с упрочняющими интерметаллиднымш прослойками, особенно следует выделить материалы типа "Т1-А/3ГП". Благодаря жаростойкости, антиг коррозионным и механическим свойствам, эти материалы рассматриваются в* качестве перспективных для применения в авиа- и ракетостроении.

В работе УессИю было показано, что удельная жёсткость композитов, системы "7>Ч4/з77" в два раза превышает удельную жёсткость стали и среди металлических материалов уступает лишь сплавам на основе бериллия. Высокие характеристики были получены при испытаниях композитов на статическую и усталостную трещиностойкость. Сравнение усталостных свойств композитов со свойствами монолитных материалов свидетельствует о том, что сопротивление росту усталостных трещин в композитах выше, чем у керамик и интерметаллидов и находится на уровне многих металлических сплавов. Композиты "ГП-А1^ТГ могут быть использованы в качестве демпфирующих элементов и элементов, эффективно поглощающих энергию взрыва: В работе были представлены, высокие результаты, полученные на материале "20;% 27-6-4 и 80 % Л1{ГГ при баллистических испытаниях.

Несомненным достоинством спекания материалов в воздушной атмосфере является простота- и дешевизна процесса. Тем не менее, получение композита по такой технологии практически неизбежно связано с образованием на первом этапе спекания оксидной, плёнки, которая существенно снижает скорость реакции и может негативно отражаться на механических свойствах готового материала. Кроме того, для максимально плотного контакта" спекаемых пластин в процессе нагрева необходимо поддерживать давление. Данное условие является дополнительным фактором, увеличивающим сложность получения и стоимость композита.

В данной работе в, качестве альтернативного метода получения слоистых материалов рассматривается сварка взрывом многослойного пакета с последующей его термической обработкой. Сварка взрывом представляет собой уникальный, технологический процесс, позволяющий с высоким, качеством соединять металлические материалы, в том числе и различного химического состава. Надежность сварных швов, формируемых, при динамическом взаимодействии заготовок (чаще всего плоской формы), обусловлено характерными особенностями процессов, развивающихся в зоне контакта пластин.

Использование данной технологии позволяет проводить отжиг на воздухе, при этом исключается возможность попадания кислорода во внутренние слои материала. Кроме того, давления, развиваемые в процессе сварки взрывом, обеспечивают отличный контакт между поверхностями титана и алюминия. Кумулятивная струя, образующаяся в процессе сварки, очищает пластины от оксидных плёнок и загрязнений, способных снизить скорость диффузионных процессов. Последующий отжиг возможно проводить как при температурах, превышающих температуру плавления алюминия, так и при более низких температурах.

Основные'задачи, решаемые в диссертационной работе, заключались, в изучении особенностей пластической деформации поверхностных слоев динамически взаимодействующих заготовок плоской формы, анализе тонкого строения-сварных швов и околошовных зон, а. также исследовании процессов разрушения многослойных материалов в различных условиях внешнего нагружения, в том числе в условиях статического, динамического и усталостного нагружения. При- изучении полученных материалов методами тонкого структурного анализа (методами оптической- микроскопии, трансмиссионной и растровой электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа) были выявлены важные особенности, поведения в процессе сварки взрывом титана, высокопрочного титанового сплава и алюминия.

Следует отметить, что, несмотря на интерес, проявляемый специалистами к слоистым материалам, содержащих в своем составе пластины титана, в том числе в паре «титан — алюминий», многие важные особенности строения и поведения таких материалов в различных условиях нагружения не раскрыты и до сих пор представляют интерес. Это обстоятельство также учитывалось при обосновании материал овисследования'и постановке задач исследования.

Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что о композиционные материалы на основе технически чистого титана и алюминия, полученные по технологии сварки взрывом плоских заготовок, обладают высоким комплексом механических свойств и могут быть использованы для, изготовления конструкций ответственного назначения. Анализ результатов исследования этих материалов представлен в следующих разделах диссертационной работы.

Цели и задачи исследования

Цель диссертационной работы:

Повышение конструктивной прочности материалов на основе титана и алюминия путем формирования сваркой взрывом* и последующей термиче-скойобработки эффективной структуры слоистого типа.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Исследование процессов структурных преобразований в поверхностных слоях динамически,взаимодействующих пластин алюминия и титана.

2. Исследование процессов формирования прослоек алюминида титана в условиях выдержки многослойных- материалов при 630 °С.

3. Исследование влияния интенсивности пластической деформации в, многослойных материалах типа «алюминий - титан» на особенности формирования интерметаллидных прослоек.

4. Анализ механических и триботехнических свойств многослойных материалов на основе алюминия и титана, сваренных взрывом и дополнительно термически обработанных при 630 °С.

5. Исследование процессов усталостного разрушения многослойных материалов типа «алюминий - титан» и «алюминий — алюминид титана - титан».

Научная новизна

1. При формировании многослойных композиций «алюминий — титан» в процессе однократного динамического воздействия наиболее интенсивно деформируемыми являются поверхностные слои пластин, расположенных ближе к слою взрывчатого вещества. Установлено, что материал сильнодеформированных зон проявляет большую склонность к образованию интерметаллидов по сравнению с менее деформированными микрообъемами.

2. Методами структурного анализа установлено, что в поверхностных слоях алюминиевых пластин в зонах безвихревых участков сварных швов в процессе сварки взрывом развиваются процессы полигонизации. Средний размер субзёрен, сформированных в процессе кратковременного нагрева материала составляет 1,3 мкм. В поверхностных слоях титановых пластин дислокационная структура перестраивается менее интенсивно, чем в алюминии.

3. Методом микрорентгеноспектрального анализа показано, что вихревые участки, наблюдаемые в.верхних интенсивно-деформированных слоях, отличаются' переменным химическим составом. В' интенсивно деформированных микрообъёмах алюминия, прилегающих к вихревым зонам, в процессе сварки взрывом формируется наноструктурированный раствор титана- в алюминии с размерами структурных элементов ~ 25 нм.

4. Установлено, что в процессе выдержки композиции-l-Ti" при 630 °С в сварных швах формируются интерметаллиды Al^Tl двух морфологических типов. На месте вихревых зон образуются компактные выделения AI3T1, на остальных участках сварных швов выделяются интерметаллиды в.форме пленки. Интерметаллиды первого типа растут более интенсивно и в итоге поглощают выделения пленочной формы.

5. Показано, что характер распространения усталостных трещин в многослойных пакетах типа "AI-TV и "Al-Al^Ti-Ti" принципиально отличается от разрушенияобразцов, изготовленных из титана и алюминия. При усталостном нагружении с частотой 300 циклов в минуту с максимальной нагрузкой, соответствующей 80 % от предела текучести, усталостная долговечность композита "Al-Ti" примерно в 10 раз превышает долговечность исходных материалов. Тормозящий эффект межслойных границ обусловлен ветвлением и перезарождением трещин в зонах сварных швов.

6. Методами структурного анализа выявлены особенности дефектного строения слоев алюминида титана. Результатом присутствия железа в исходных пластинах алюминия являются строчечные выделения частиц алюминида железа в алюминиде титана. Установлено, что последовательность строчечных выделений дефектов данного типа соответствует паузам, имевшим место при термической обработке длительностью более 20 часов.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

1. Слоистые материалы типа «металл - интерметалл ид», полученные путем сварки взрывом пластин титана и алюминия и последующей термической обработки, обладают высоким комплексом, механических свойств и могут быть использованы для; изготовления изделий'ответственного назначения;

2. На основании результатов исследования структзфы, и механических свойств, материалов, разработаны, рекомендации; по формированию многослойных композиций на базе титана и алюминия: Экспериментально установлено, что при.получении слоистых композитов с прослойками:алюминида: титана по технологии сварки; взрывом с последующим: отжигом? при? 630 °С наиболее эффективны выдержки длительностью до 20 часов; являющиеся рациональными с точки*зрения соотношения толщины слоя и временных затрат на проведение термической обработки. При выдержках длительностью более 20 часов скорость, роста интерметаллидных прослоек падает и эффективно сть термической о бработки снижается.

3. Результаты исследований используются в курсах «Материаловедение» и «Порошковая металлургиями композиционные материалы» при реализации учебного процесса по специальности «Материаловедение в машиностроении» и направлению «Материаловедение и технология? новых материалов»^в. Новосибирском государственном техническом университете.

4. Материалы, полученные при выполнении диссертационной работы, отмечены серебряной медалью специализированной международной промышленной выставки «Машиностроение. Металлообработка. Сварка. Металлургия - 20 Ю» (1ТЕ Сибирская ярмарка, 2010 г.).

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 8 печатных научных работ, из них: 4 статей в реферируемых научных журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК, 3 - в сборниках научных трудов Всероссийских конференций и 1 статья в международном журнале.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложения. Основной текст работы изложен на 236 страницах и включает 118 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 152 наименований.

6.5. Выводы

1. Слоистые материалы типа «металл - интерметалл ид», полученные путем«сварки:взрывом пластин;титана и алюминия и последующей термической обработки; обладают высоким; комплексом механических свойств и могут быть использованы; для; изготовления изделий; ответственного назначения. Мёжслойные границы в композитах типа "алюминий; - титан" являются эффективными» барьерами для? трещин; распространяющихся по механизму усталостного разрушения-.

2. Экспериментально установлено, что при формировании слоистых композитов с прослойками алюминида титана по технологии сварки взрывом с последующим отжигом^ при 630 °С наиболее эффективны выдержки длительностью до? 20 часов, являющиеся: оптимальными? с точки зрения соотношения толщины слоя: и; временных затрат на' проведение термической'обработки; При; выдержках^ длительностью более 20> часов скорость роста интер-металлидных прослоек падает, и эффективность термической обработки снижается.

3. Результаты исследований используются в курсах «Материаловедение» и «Порошковая металлургия и композиционные материалы» при реализации учебного процесса по специальности «Материаловедение в машиностроении» и направлению «Материаловедение и технология новых материалов» в Новосибирском государственном техническом университете.

4. Материалы, полученные при выполнении диссертационной работы, отмечены серебряной медалью специализированной международной промышленной выставки «Машиностроение. Металлообработка. Сварка. Металлургия - 2010» {1ТЕ Сибирская ярмарка, 2010 г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Сварка взрывом является эффективным технологическим процессом формирования многослойных алюминий - титановых композиций; характеризующихся высоким качеством сварных швов. Слоистые материалы типа «металл - интерметаллид», полученные путем сварки взрывом- пластин титана и* алюминия и последующей-термической;обработки, обладают высоким? комплексом механических свойств и могут быть использованы для изготовления изделий ответственного назначения.

2. При формировании многослойных композиций «алюминий — титан» в процессе однократного динамического воздействия наиболее интенсивно деформируемыми являются поверхностные слои пластин, расположенных ближе к слою взрывчатого вещества. При использовании для сварки алюминий - титановых композиций взрывчатого вещества на основе селитры и дизельного топлива с добавлением эмульгаторов материал сварных швов деформируется более интенсивно, чем при сварке с применением аммонита 6ЖВ. Материал сильно деформированных зон проявляет большую склонность к образованию интерметаллидов по сравнению с менее деформированными микрообъемами: В вихревых зонах шести - семи4 верхних швов зафиксированы микрообъёмы оплавленного1 металла. Максимальный уровень их микротвёрдости составляет ~ 6000 МПа; что соответствует микротвёрдости интерметаллида А1/П.

3. В поверхностных слоях алюминиевых пластин в зоне безвихревых участков сварных швов в процессе сварки взрывом развиваются процессы полигонизации. Средний размер субзёрен, сформированных в процессе кратковременного нагрева материала составляет 1,3 мкм. В поверхностных слоях титановых пластин дислокационная структура перестраивается менее интенсивно, чем в алюминии.

4. Методом микрорентгеноспектрального анализа установлено, что вихревые участки, наблюдаемые в верхних интенсивно деформированных слоях, отличаются непостоянством химического состава. Материал этих зон является результатом механического перемешивания поверхностных микрообъёмов пластин и частичного взаимного растворения: присутствующих в-них элементов. В интенсивно деформированных микрообъёмах алюминия; прилегающих к вихревым зонам, в процессе сварки» взрывом формируется? наноструктурироваиный раствор гитана в алюминии с размерами структурных элементов — 25 нм.

5. Методами /¿/ЭЛ-микроанализа, рентгенофазового анализа и просвечивающей электронной микроскопии; показано; что соединение Л/з77 является единственным интерметаллидом алюминия и титана, образующимся в процессе выдержки композиции "^/-Г/" при. 630 Установлено, что в сварных швах формируются интерметаллиды двух морфологических типов. На месте: вихревых/зон;, возникших в результате интенсивного перемешивания алюминия«и титана; образуются компактные выделения А1зТ1. На остальных участках сварных швов выделяются интерметаллиды в форме пленки с зубчатыми границами^ Интерметаллиды первого типа растут более интенсивно и в итоге поглощают выделения пленочной'формы. На сварных швах, расположенных глубже тринадцатого, при отжиге, длительностью 5 часов и менее признаков формирования интерметаллидов компактного типа не обнаружено.

6. Экспериментально' установлено, что. при формировании многослойных композитов с прослойками алюминида титана по техтгологии сварки взрывом с последующей выдержкой при 630 °С наиболее эффективна обработка длительностью до 20 часов, являющаяся оптимальной с точки зрения^ соотношения толщины слоя и временных затрат на проведение термической обработки. При выдержках длительностью более 20 часов скорость роста ин-терметаллидных прослоек падает и эффективность термической обработки снижается.

7. Методами структурного анализа измены особенности дефектного строения слоев алюминида титана. Основными дефектами, характерными для них, являются скопления пор и хрупкие микротрещины. Образование микротрещин, развивающихся по границам зерен алюминида титана, обусловлено различием температурных коэффициентов линейного расширения имеющихся в многослойном; композите фаз. Появление пор связано с усадкой кристаллизующегося материала. Результатом присутствия железа в исходных пластинах алюминия являются строчечные выделения частиц алюминида железа в алюминиде титана. Установлено, что последовательность строчечных выделений дефектов данного гш та соответствует паузам, имевшим место при* термической? обработке длительностью , более 20 часов. Показано, что дефекты.соединения. пластин титана и алюминия? могут быть обнаружены, в: процессе: выдержки многослойных композитов при; 630 по отсутствию интерметаллидных прослоек;

8. Механические испытания показали, что значение пределапрочно-сти композита «титан - алюминий» находится на среднем уровне между показателями титана ВТ 1-0 и первичного алюминия марки А5. В процессе проведенных испытаний установлено, что характер распространения усталостных трещин в многослойных пакетах типа "А1-ТГ и "А1-АКП-ГП" принципиально отличается от разрушения-образцов, изготовленных из титана и алюминия: При усталостном нагружении с частотой 300 циклов в минуту с максимальной нагрузкой; соответствующей; 80 % от предела текучести, усталостная долговечность композита "А1-ГП" примерно в 10 раз превышает долговечность исходных материалов. Тормозящий эффект межслойных границ обусловлен процессом перезарождения трещин, сопровождающимся их длительной остановкой в зоне сварного шва. На многих швах наблюдается? явление переориентации трещин с отклонением их на угол до 90 градусов и расслоением материала по границам сопряжения пластин алюминия и титана.

9: Результаты проведенных исследований используются в курсах «Материаловедение», «Порошковая металлургия и композиционные материалы» при реализации учебного процесса по специальности «Материаловедение в машиностроении» и направлению «Материаловедение и технология новых материалов» в Новосибирском государственном техническом университете. Материалы, полученные при выполнении диссертационной работы, отмечены серебряной медалью специализированной международной промышленной выставки «Машиностроение. Металлообработка. Сварка. Металлургия - 2010» (1ТЕ Сибирская ярмарка, 2010 г.).

1. Романив О. Н. Вязкость разрушения конструкционных сталей. М. : Металлургия- 1979: 176 с.

2. Тушинский- JE Ш, Тихомирова, JI: Б- Структурные: аспекты; повышения конструктивной: прочности! стали? // Физико-химическая механика материалов. 1975: № 5. Ci 10-23.

3. Тушинский« Ж И. Теория* и г технология упрочнения металлических сплавов = Meta 11 alloys strengthening theory and technology / отв. ред. Е. И. Шемякин ; АН СССР, Сиб. отд-ние, Ин-т горного дела: Новосибирск : Наука, Сиб: отд-ние, 1990: 303 с.

4. Тушинский Л. И. Перспективы повышения конструктивной прочности стали:// Субструктура и конструктивная прочность стали : межвуз. сб. науч. тр. Новосибирск : НЭТИ, 1976. С. 3 -38.

5. Тушинский Л. И. Оптимальные . структуры сплавов с высокой прочностью иогрещиностойкостью ;// Физикогхимическая: механика^ материалов. 1987. № 2: С. 30-37. .

6. Тушинский Л. И., Токарев А. О. Регулируемое термопластическое упрочнение малоуглеродистой стали // Оптимальная структура для повышения конструктивной прочности стали : межвуз. сб. науч. тр: Новосибирск, 1983. С. 3-10.

7. Батаев А. А., Батаев В. А. Композиционные материалы: строение, получение, применение : учебник. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2002. 383 с. (Учебники НГТУ).

8. Zhu P., Li J. С. M., Liu, С. T. Combustion reaction in multilayered nickel and aluminum foils // Material science and engineering: A. 1997. Vol. 239-240, № 1-2. P. 532-539.

9. Bloyer D. R., Venkateswara Rao К. Т., Ritchie R. O.' Laminated Nb/Nb3Al composites: effect of layer thickness on fatigue and fracture behavior // Materials science and engineering: A. 1997. Vol. 239-240, № 1-2. P. 393398.

10. Bloyer D. R., Venkateswara Rao К. Т., Ritchie R. O. Fracture toughness and R-curve behavior of laminated brittle-matrix composites // Materials science and engineering: A. 1998. Vol. 29, № 10. P. 2483-2496.

11. Bloyer D. R., Venkateswara Rao K. T., Ritchie R. O. Resistance-curve toughening in- ductile/brittle layered structures: Behavior in Nb/Nb3Alslaminates // Materials science and engineering: A. 1996. Vol. 216, № 1—2. P.80.90.t>

12. Bloyer D. R., Venkateswara Rao K. T., Ritchie R. O. Fatigue-crack propagation behavior of ductile/brittle laminated composites // Metallurgical and materials transactions: A. 1999. Vol. 30A, № 3. P. 633-642.t

13. Ductile phase toughening mechanisms in a TiAl-TiNb- laminate composite / G. R. 0dette, B: L. Chao, J. W. Sheckherd, G. E. Lucas // Acta metallurgica et materialia. 1992. Vol. 40, № 9. P. 2381-2389.

14. On the micromechanics of low temperature strength and' toughness of 1 intermetallic/metallic microlaminate composites / Journal Heathcote, G. R.

15. Crack propagation behavior of Ti/Ti-Al layered materials / M. Enoki, A. Ohta, D.-S. Chung, M. Watanabe, T. Kishi // Journal of the Japan Institute of Metals. 2000. Vol. 64, № 11. P. 1076-1081.

16. Sakai, B.-N. Kim, T. Kishi // Journal of the Japan Institute of Metals. 1999.1. Vol. 63, №7. P. 838-843.

17. Kajuch J., Short J., Lewandowski J. J. Deformation and fracture behavior of Nb in Nb5Si3/Nb laminates and its effect on laminate toughness // Acta metallurgical materialia. 1995. Vol. 43, № 5. P. 1955-1967.

18. Bannister M., Ashby M. F. The deformation and fracture of constrained metal sheets // Acta metallurgical materialia. 1991-. Vol. 39, iss. 11'. P. 2575-2582.

19. Pickard S. M., Ghosh A. K. Bridge toughening enhancement in double-notched MoSi2/Nb model composites // Metallurgical and materials transactions: A. 1996. Vol. 27, iss. 4. P. 909-921.

20. Xiao L., Abbaschian R. On the flow behavior of constrained ductile phases // Metallurgical and materials transactions: A. 1993. Vol. 24, iss. 2. P. 403-415.

21. Effects of reinforcement- morphology on the fatigue and fracture behavior of MoSi2/Nb composites / W. O. Soboyejo, F. Ye, L.-C. Chen, N. Bahtishi, D. S. Schwartz, R. J. Lederich // Acta materialia. 1996. Vol. 44, iss. 5. P. 20272041.

22. McNaney J. M., Cannon R. M., Ritchie R. O. Fracture and fatigue-crack growth along aluminum-alumina interfaces // Acta materialia. 1996. Vol. 44, iss. 12. P. 4713^4728.

23. Huang Y., Zhang H. W. The role of metal plasticity and interfacial strength in the cracking of metal/ceramic laminates // Acta metallurgica et materialia. 1995. Vol. 43, iss. 4. P. 1523-1530.

24. Dalgleish B. J., Trumble K. P., Evans A. G. The strength and fracture of alumina'bonded with aluminum alloys // Acta metallurgica. 1989. Vol. 37, iss. 7. P. 1923-1931.

25. The mechanics of crack growth in layered materials / Ml Y. He, F. E. Heredia, D. J. Wissuchek, M. C. Shaw, A. G. Evans // Acta metallurgica et materialia. 1993. Vol. 41, iss. 4. P. 1223-1228.

26. Cracking and damage mechanisms in ceramic/metal multilayers / M. C. Shaw, D. B. Marshall, M. S. Dadkhah, A. G. Evans // Acta metallurgica et materialia. 1993. Vol. 41, iss. 11. P. 3311-3322.

27. Cao H. C., Evans A. G. On crack extension in ductile/brittle laminates // Acta metallurgica et materialia. 1991. Vol. 39, iss. 12. P: 2997-3005.

28. Hwu K. L., Derby B. Fracture of metal/ceramic laminates-II. Crack growth lesistance and toughness // Acta materialia. 1999. Vol. 47, iss. 2. P. 545-563.

29. Hwu K. L., Derby B. Fracture of metal/ceramic laminates-L Transition from single to multiple cracking // Acta1 materialia. 1999. Vol. 47, iss. 2. P. 529543.

30. Dalgleish B. J., Lu M. C., Evans A. G. The strength of ceramics bonded with metals // Acta metallurgica. 1988. Vol. 36, iss. 8. P. 2029-2035.

31. Fox M. R., Ghosh A. K. Structure, strength and fracture resistance of interfaces in NiAl/Mo model laminates // Materials science and engineering: A. 1999. Vol. 259, iss. 2. P. 261-268.

32. Stress redistribution in ceramic/metal multilayers containing cracks / Q. Ma, M. C. Shaw, M. Y. He, B. J. Dalgleish, D. R. Clarke, A. G. Evans // Acta metallurgica et materialia. 1995. Vol. 43, iss. 6. P. 2137-2142.

33. Processing, structure and properties of metal-intermetallic layered composites / D. E. Alman, C. P. Dogan, J. A. Hawk, J. C. Rawers // Materials science and engineering: A. 1995. Vol. 192-193, iss. 2. P. 624-632.

34. Alman D. E., Rawers J. C., Hawk J. A. Microstxuctural and failure characteristics of metal-intermetallic layered sheet composites // Metallurgical and materials transactions: A. 1995. Vol. 26, № 3. P. 589-599.

35. Fabrication of laminated metal-intermetallic composites by interlayer in-situ reaction / Z. Xia, J. Liu, S. Zhu, Y. Zhao // Journal of materials science. 1999. Vol. 34, №15. P. 3731-3735.

36. Vecchio K. S. Synthetic multifunctional metallic-intermetallic laminate composites // JOM. Journal of the minerals, metals and materials society. 2005. Vol. 57, № 3. P. 25-31.

37. Peng L. M., Li H., H. J. Wang- Processing and' mechanical behavior of laminated titanium-titanium tri-aluminide (Ti-Al3Ti) composites // Materials science and engineering: A. 2005. Vol. 406, iss. 1-2. P. 309-318.

38. Конон Ю: А., Первухин JI. Б., Чудновский А. Д1 Сварка взрывом. М. : Машиностроение, 1987. 216 с.

39. Кубашевски О. Диаграммы состояния двойных систем на основе железа : справочник / пер. с англ. JL М. Бернштейна ; под ред. JI. А. Петровой. М. : Металлургия, 1985. 183 с.

40. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа : справочник / О. А. Банных и др. ; под ред. О. А. Банных, M. Е. Дрица. М. : Металлургия, 1986. 439 с. : ил.

41. Трыков Ю. П., Шморгун В. Г., Гуревич JT. М. Титан-сталь: от биметалла до интерметаллидных композитов // Известия Волгогр. гос. техн. ун-та. 2008. Т. 10, №2! С. 5-14.

42. Examination of the fine structure of the weld zone of explosion-welded, titanium-steel joints / Yu. P. Trykov, V. N. Arisova, S. A. Volobuev, A. F. Tmdov, V. M. Volchkov // Welding international. 1999. Vol. 13, iss. 1. P. 64-66.

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

44. Трыков Ю. П., Шморгун В. Г. Свойства и работоспособность слоистых композитов / М-во общ. и проф. образования Рос. Федерации, Волгогр. гос. техн. ун-т. Волгоград : Политехник, 1999. 189 с.

45. Белоусов В. П., Седых В. С., Трыков Ю. П. Механические свойства титаново-стальных соединений (с промежуточными слоями), сваренных взрывом// Сварочное производство. 1971. № 9. С. 19—21.

46. Трыков Ю. П., Ярошенко А. П., Слаутин О. В. Структурами свойства композита титан-сталь с интерметаллидными слоями // Известия Волгогр. гос. техн. ун-та. 2007. № 5. С. 31—33.

47. Влияние деформации растяжения на микромеханические свойства и кинетику диффузии в трехслойном композите системы ТьБе / Ю. П. Трыков, В. Г. Шморгун, О. В. Слаутин, В. Ф. Даниленко, Д. Ю. Донцов // Известия Волгогр. гос. техн. ун-та. 2007. № 5. С. 27-30.

48. 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.

49. Высокотемпературные испытания титано-стальных слоистых интерметаллидных композитов'/ Ю. П. Трыков, В. Г. Шморгун, О. В. Слаутин, Д. В. Проничев // Современные технологии и» материаловедение : междунар. сб. науч. тр. Магнитогорск : МГТУ, 2004. Вып. 2.

50. Слоистые интерметаллидные композиты системы ТьБе с повышенными жаропрочными свойствами / В. Г. Шморгун, Ю. П. Трыков, О. В. Слаутин, В. Н. Арисова // Известия Волгогр. гос. техн. ун-та. 2005. № 3. С. 16-21.

51. Первухин, Л. Б., Бердыченко А. А., Олейников Д1 В. Возможность протекания СВС-процесса в виде теплового взрыва в сварочном зазорена примере титана // Известия Волгогр. гос. техн. ун-та. 2004. № 6. С. 65-70.

52. 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 Волгогр. гос. техн. унта. 2005. № 3. С. 21-24.

53. Влияние состава атмосферы на образование соединения титана со сталью при сварке взрывом / О. JT. Первухина, А. А. Бердыченко, JI. Б. Первухин, Д. В. Олейников // Известия Волгогр. гос. техн. ун-та. 2006. -№9. С. 51-54.

54. Исследование тепло- и электропроводности СИК титан-сталь / Ю. П. Трыков, Д. В. Проничев, Л. М! Гуревич, О. В. Слаутин, В. Г. Шморгун, В. Н. Арисова, Д. Ю. Донцов, Е. Б. Михайлов // Известия Волгогр. гос. техн. ун-та. 2010. № 4. с. 17-21.

55. Влияния исходного состояния магния на свойства его соединения с алюминием и температурно-временная зависимость последних / Ю. П. Трыков, А. В. Ерохин, Н. И. Казак, В. С. Седых // Новое в технологии сварки взрывом. Киев, 1970. С. 113-117.

56. Комплексная технология получения магниево-алюминиевого композита / В. Н. Арисова, Ю. П. Трыков, Л. М. Гуревич, Д. С. Самарский, В. Г. Шморгун // Известия Волгогр. гос. техн. ун-та. 2007. № 5. С. 7—13.

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

58. Металлы и сплавы : справочник / В. К. Афонин, Б. С. Ермаков, Е. Л. Лебедев, Е. И. Пряхин, Н. С. Самойлов, Ю. П. Солнцев, В. Г. Шипина. СПб.: AHO НПО «Профессионал», 2007. 1090 с.

59. Металлография титановых сплавов / Е. А. Борисова, Г. А. Бочвар, М. Я. Брун и др. ; отв. ред.: С. Г. Глазунов, Б. А. Колачев. М. : Металлургия, 1980. 464 с. (Титановые сплавы).

60. Long period structures in, Til+xA13-x alloys: experimental evidence of a devil's staircase? / A. Loiseau, G. Van Tendeloo, R. Portier, F. Ducastelle // Journal physique. 1985. Vol. 46, № 4. p. 595-613.

61. Einige strukturdaten metallischer phasen (9) / K. Schubert, H. G. Meissner, A. Raman, W. Rossteutscher // Naturwissenschaften. 1964. Vol. 51, № 12. P. 287.

62. Effenberg G., Petzow G. Al-Ar-O to Al-C. (Bd. 3): A comprehensive compendium of evaluated constitutional data and phase diagrams. Deutschland. : Wiley-VCH Verlag, 1990. 647 p. (Ternary Alloys).

63. Кузнецов Г. M., Барсуков А. Д., Абас М. И. Исследование растворимости Mn, Cr, Ti и Zr в алюминии в< твердом состоянии // Известия вузов. Цветная металлургия. 1983. № 1. С. 96-100.

64. Диаграммы, состояния двойных металлических систем : справочник : в 3 т. / Н. П. Лякишев и др. ; под общ. ред. №. П. Лякишева. М. : Машиностроение, 1996. Т. 1. 991 с.

65. Трыков Ю. П., Гуревич Л. М., Шморгун В. Г. Слоистые композиты на основе алюминия и его сплавов. М. : Металлургиздат, 2004. 230 с.

66. Sato Т., Huang Y.-Ch., Kondo Y. On equilibrium diagram of the system Ti-A1 Text. // Journal of the Japan Institute of Metals. 1959. Vol. 23, № 8. P. 456^460.

67. Ence E., Margolin H. Observations on the Ti-Zr system // Transactions of metallurgical society of AIME. 1961. Vol. 221, № 1. P. 205-206.

68. Blackburn M J. The ordering transformation in titanium: aluminum alloys containing up to 25 at. pet. aluminum // A1ME Transactions. 1967. Vol. 239, № 8. P. 1200-1208.

69. Rawers J. C., Wrzesinski W. R. Reaction-sintered hot-pressed TiAl // Journal of material science. 1992. Vol. 27, №41. P. 2877-2886.

70. Kattner U. R., Lin J. C., Chang Y. A. Thermodynamic assessment and calculation of the Ti-Al system // Metallurgical and materials transactions: A. 1992. Vol. 23, № 8. P. 2081-2090.

71. Liu С. Т., Cahn R. W., Sauthoff G. Ordered intermetallics physical metallurgy and mechanical behaviors. USA. : Kluwer Academic Publisher, 1992. 701 p.

72. Structural intermetallics / R. Darolia, J. J. Lewandowski, С. T. Liu et al.. Warrendale : TMS, 1993. 900 p.

73. Kim K. W., Clemens H., Rosenberger A. H. Gamma titanium aluminides. Y.W. Kim. Warrendale : TMS, 2003. 635 p.

74. Peters M., Leyens C. Titanium and titanium alloys: fundamentals and applications. Deutschland. : Wiley-VCH Verlag, 2003. 532 p.

75. Ильин А. А., Колачев Б. А., Полькин И. С. Титановые сплавы: состав, структура, свойства : справочник. М. : ВРІЛС-МАТИ, 2009. 519 с.

76. Полькин И. С., Колачев Б. А., Ильин А. А. Алюминиды титанами сплавы, на.их,основе // Технология легких сплавов. 1997. № 3. С. 32—39.

77. Колачев Б. А., Бецофен С. Я., Ливанов В. А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. 3-е изд., доп. и перераб. Mi: МИСиС, 1999: 416с. ,

78. Greenberg В. A., Anisimov V. I., Gornostiev Y. N. Possible factors affecting brittleness of the intermetallic compound TiAl // Scripta metalla. 1988. Vol. 22, № 6. P. 859-864.

79. Аномалии деформационных характеристик интерметаллида TiAl / Б. А. Гринберг, Or В. Антонова, В. Н. Индендаум и др. // Физика металлов и металловедение. 1992. № 4. С. 24-32.

80. Бочвар Г. А. Исследования ОАО ВИЛС в области высокопрочных сплавов на основе титана и интерметаллидов системы Ti-Al // Технология легких сплавов. 1998. № 5-6. С. 51—52.

81. ИмаевгР. М*., Кайбышев О: А., Салищев Г. Ю. Механические свойства мелкозернистого интерметаллида^ TiAl. II Хрупко вязкий переход // Физика металлов и металловедение. 1991*. № 3. С. 179-187.

82. Наука, производство и применение титана в условиях конверсии : 1 междунар. конф. по титану стран СНГ. М. : ВИЛС. 1994. Т. 1,2. 1062 с.

83. Ti—2003: proc. of the 10th World conf. on titanium held at the CCH-Congress Center, Hamburg, Germany 13-18 july 2003 : in 5 vol. / ed.: G. Luetjering, J. Albrecht. [Deutschland] : Wiley-VCH Verlag, 2004. Vol. 1-5. 3425 pp.

84. Mechanical behavior of Al3Ti intermetallics and L12 phases on its basis / Yu. V. Milman, Di B: Miracle, S. I. Ghugunova, L V. Voskoboinik, N. P. Korzhova, T. N. L.egkaya, Yu. N. Podrezov // Intermetallics. 2001. Vol. 9, iss.9; P. 839-845. . . ; , ' \

85. Nie J. P., Zhang S., Mikkola D. E. Observation on the systematic alloying of Al3Ti with forth period elements to yield cubic phases // Scripta materialia. 1990. Vol. 24. P. 1099-1108:

86. Varin R. A., Zbroniec L., Wang Z. G. Fracture toughness and yield strength of boron-doped, high (Ti+Mn) LI2 titanium trialuminides // Intermetallics. 2001. Vol. 9, iss. 3; P. 195-207.

87. Harach D: J., Vecchio K. S. Microstructure evolution in metal-intermetallic laminate (MIL) composites synthesized by reactive foil sintering in air // Metallurgical and material transaction: A. 2001. Vol. 32 (6). Pi 1493-1505:

88. Resistance-curve and fracture behavior of Ti-Al3Ti metallic-intermetallic laminate (MIL) composites / A. Rohatgi, D. d J. Harach, K. S. Vecchio, K. P. Harvey// Acta Materialia. 2003. Vol. 51, № 10. P. 2933-2957.

89. Шпаков С. С. Моделирование механического поведения метало-интерметаллидных слоистых композитов при динамических воздействиях : автореф. дис. . канд. физ.-мат. наук. Томск, 2010. 23 с.

90. Synthesis and microstructural characterization of Ti-Al3Ti metal-intermetallic laminate (MIL) composites / L. M. Peng, J. H. Wang, H. Li, J. H. Zhao, L. H. He // Sciipta materialia. 2005. Vol. 52, № 3. P. 243-248.

91. Дерибас А. А. Физика упрочнения и сварки взрывом. Новосибирск : Наука, 1980: 221 с.

92. Исследование процесса получения биметаллов при прокатке в вакууме / А. В. Крупин, И. М. Павлов, В. М. Годин и др. Промышленные металлы. M : ВИЛС, 1966. С. 34-37.

93. Исследование процесса прокатки биметалла титан Амгб / И. М. Павлов, Ю. В. Кнышев, С. Ф. Бурханов и др. Промышленные металлы. M : ВИЛС, ОНТИ, 1966. С. 49-56.

94. Исследование свойств соединений титановых сплавов с алюминиевыми, медными сплавами, и со сталями / В. М. Годин, А. Ф. Якушин, Н. Д. Машков и др. Промышленные металлы. M : ВИЛС, ОНТИ, 1996. С. 184190.

95. Свойства титано-алюминиевых соединений, полученных сваркой взрывом / А. В. Ерохин, H. Н. Казак, В. С. Седых и др. // Сварочное производство. 1972. № 7. С. 26-27.

96. Кусков Ю. H., Седых В. С., Трыков Ю. П. Прочность сваренных взрывом титано-алюминиевых соединений и ее расчетная оценка // Сварочное производство. 1975. № 9. С. 11-13.

97. Пульцин H. М. Взаимодействие титана с газами. М. : Металлургия, 1969: 217 с.

98. Обработка титановых сплавов давлением: применёние и основные методы обработки / Г. Е. Мажарова, А. 3. Комановский, Б. Б. Чечулин, С. Ф: Важенин. М. : Металлургия, 1977. 96 с.

99. Алюминиевые сплавы: свойства, обработка, применение : справочник. М: : Металлургия, 1979. 678 с.

100. Трыков Ю. П., Гуревич Л. М., Гурулев Д. К. Влияние температуры нагрева на-диффузионные процессы в титано-алюминиевом композите // Металловедение и прочность материалов : межвуз. сб. науч. тр. Волгоград : Политехник, 2001. С. 3-10.

101. Trykov U. P., Gurevich I. M., Gurulev D. N. Diffusion processes in heating a Ti Al composite produced by explosion welding // Welding international. 2001. Vol. 15, №5. P. 399-401.

102. Гурулев Д. H. Исследование структурной и микромеханической неоднородности сваренной взрывом композиции АМг-АД1-ВТ1-0 после термического и деформационного воздействия : автореф. дис. . канд. техн. наук / Волгогр. гос. техн. ун-т. Волгоград, 2002. 19 е.

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

104. Трыков Ю. П., Шморгун В. Г. Свойства и работоспособность слоистых композитов : монография / М-во общ. и проф. образования Рос. Федерации, Волгогр. гос. техн. ун-т. Волгоград : Политехник, 1999. 190 с.

105. Эпштейн Г. У. Строение металлов, деформированных взрывом М. : Металлургия, 1980. 256 с.

106. Свойства интерметаллидных прослоек в слоистых титано-алюминиевых композитах / JI. М. Гуревич, Ю. П. Трыков, Д. В. Проничев, В. Н. Арисова, О. С. Киселев, А. Ю. Кондратьев, С. В. Панков // Известия Волгогр. гос. техн. ун-та. 2009. Т. 11, № 3. С. 35-40.

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

108. Totten G. Е., MacKenzie D. S. Handbook of aluminum. Vol. 2: Alloy production and materials manufacturing. New York : Marcel Dekker Ink, 2003. 736 p.

109. Самсонов Г. В., Винницкий И. М. Тугоплавкие соединения. М. : Металлургия, 1976. 560 с.

110. Гринберг Б. А., Иванов М. А. Интерметаллиды Ni^Al и TiAl: микроструктура, деформационное поведение. Екатеринбург : УрО РАН, 2002. 360 с.

111. Диффузия в слоистом титано-алюминиевом композите ВТ1-АД1 при повышенных температурах / Ю. П. Трыков, JI. М. Гуревич, А. Н. Жоров,

112. В. Н. Арисова, Д. Н. Гурулев // Известия Волгогр. гос. техн. ун-та. 2007. № 5. С. 3-6.

113. Диффузионное взаимодействие в титано-алюминпевом биметалле ВТ1-АД1 в присутствие жидкой фазы / Ю. П. Трыков, JI. М. Гуревич, А. Н. Жоров, В. Н. Арисова // Известия Волгогр. гос. техн. ун-та. 2005. № 3. С. 9-12.

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

115. Структура и свойства интерметаллидного титаноалюминиевого композита после закалки / Л. М. Гуревич, Ю. П. Трыков, В. И. Арисова, В. В. Метелкин, С. Ю. Качур // Известия Волгогр. гос. техн. ун-та. 2008.• Т. 10, №2. С. 28-31.

116. AUTODYN. Explicit software for nonlinear dynamics Electronic resource. 2005. URL: http://www.roieng.com/files/autodyn.pdf. Title from screen, (usage date: 20.03.2011).

117. Физика взрыва : в 2 т. / С. Г. Андреев, А. В. Бабкин, Ф. А. Баум и др. ; под ред. Л. П. Орленко. [3-е изд., доп. и перераб.]. М. : Физматлит, 2002.

118. Hussain Т., McCartney D. G., Shipway P. Н. Impact phenomena in cold-spraying of titanium onto various ferrous alloys // Surface and coatings technology. 2011. Vol. 205, iss 21-22. P. 5021-5027.

119. McQueen R. G. Selected hugoniots. Los Alamos, New Mexico : LASL, 1969. 5 p.

120. Park M., Yoo J., Chung D. T. An optimization of a multi-layered plate under ballistic impact // International journal of solids and structures. 2005. Vol. 42, iss. l.P. 123-137.

121. Захаренко И. Д. Сварка металлов взрывом. Минск : Наука и техника, 1990. 205 с.

122. Медведев А. Е., Решетняк А. Ю., Фомин В. М. Детонация эмульсионных взрывчатых веществ. Зависимость от диаметра заряда Электронный ресурс. URL: http://www.vniitf.ru/rig/konfer/9zst/s2/2-10.pdf. (дата обращения: 5.02.2011).

123. Кудинов В. М., Дерибас А. А., Матвеенков Ф. И. Влияние начальных параметров на процесс волнообразования при сварке металлов взрывом // Физика горения и взрыва. 1967. Т. 3, № 4. С. 561-568.

124. Федюкин В. К., Смагоринский М. Е. Термоциклическая обработка металлов и деталей машин. J1. : Машиностроение, 1989. 255 с.