CC BY
39
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
делием могут быть расположены даже в разных плоскостях. Поэтому система проведения пучка должна обеспечивать возможность программирования отклонения пучка для того, чтобы управлять пространственным и временным воздействием пучка на объект контроля. Во времени пучком можно управлять с помощью управляющего электрода либо с помощью электростатических запирающих пластин [1].
Оценочные значения величины амплитуд акустических импульсов, генерируемых с помощью ЭЛП, мощность которых лежит в пределах 20...100 кВт и длительностью импульса от единиц до десятков мкс, что соответствует условиям квазиадиабатического нагрева характерного для термоупругого режима
генерации УЗ колебаний в материалах, дают следующее: Рэлп = 4 ■ 104 = 20 ■ 105 Па.
Библиографические ссылки
1. Шиллер 3., Гайзик Н., Панцер 3. Электроннолучевая технология /Пер. с нем. М. : Энергия, 1980.
2. Богданов В. В. Акустический метод неразру-шающего контроля с радиационным возбуждением упругих колебаний и электромагнитным формированием информативного сигнала. Дис. ... канд. техн, наук. Томск, 1995.
© Клипов Е. А., Богданов В. В., Герюков А. Ш., Череватый А. С., Лубнин М. А., 2010
УДК 621.791.4: 539.378.3
С. В. Морозов, С. В. Прокопьев, Г. Ю. Юрьева Научный руководитель - А. А. Михеев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ И ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ НАНОПОРОШКОВ
С применением в авиационной и космической промышленности новых материалов созданных на основе нанотехнологий. Возникла необходимость получения надежных, соединений, получаемых при пониженных температурах (около 550 °С) для сохранения исходных свойств материалов. В то же время прочность соединения должна быть на уровне прочности основных материалов. Решить такую задачу возможно с применением способа диффузионной сварки.
Ультрадисперсные кристаллические окиси и гидроокиси алюминия нанометровых размеров обладают рядом уникальных свойств, отличных от свойств крупнодисперсных соединений того же химического состава, что привлекают большое внимание специалистов в области высоких технологий.
Получение ультрадисперсных материалов разделяют на химические, физические и механические методы [1].
Разнообразие свойств наноструктурированных материалов позволяет использовать их для качественно новых приложений в различных отраслях промышленности. Все известные на сегодняшний день области применения нанопорошков можно условно разделить на две группы:
- использование нанопорошков в диспергированном состоянии: пигменты для красок, различные виды наполнителей каучука и резины, магнитные порошки, носители биологически активных препаратов, катализаторы, присадки к смазочным маслам и др.;
- использование нанопорошков в качестве исходного сырья для изготовления консолидированных объемных высокоплотных нанокристалличе-ских материалов: твердые сплавы, керамико-металлические материалы, стали,
- материалы для электрических контактов, инструментальная керамика и др., а так же пористых консолидированных материалов (компактов): фильтров, полировальных материалов (в виде суспензий, полимерных материалов с наполнителем, например, в виде кругов) и др.
Заметен рост в технологии газотермического напыления: высокоскоростные, газопламенные, плазменное напыление. С их помощью на поверхности изделий из порошков размером 20.100 мкм получают покрытия с необходимыми свойствами. Особенностями данных покрытий являются слоистая структура, пористость, ограниченные величины адгезии и коге-зии. Уменьшение размера частиц, формирующих покрытия, существенно улучшает качество покрытия.
Одновременно широко применяются следующие способы, такие как, электродуговое металлизацион-ное напыление, газопорошковая наплавка, плазменная наплавка, суперфинишная обработка.
Обычные методы неразъемного соединения металлов сваркой плавлением или высокотемпературной пайкой, неизбежно вызывающие рекристаллизацию, разрушают наноструктурные состояния в зоне соединения и вблизи нее, снижая механические свойства до уровня традиционных структурных состояний. Таким образом, проблема соединения на-ноструктурных материалов серьезно ограничивает их практическое применение, а без ее принципиального решения само создание таких материалов в значительной степени потеряло бы смысл.
Способы сварки плавлением непригодны для соединения металлов с нанопорошками из-за низкой температуры разложения нанопорошков. Использование клеевых соединений также ограничено из-за сокращенного срока службы изделий, недостаточной прочности и термостойкости.
Особый интерес представляет использование для соединения порошков с металлами, неметаллами, а
Секция «Сварка летательных аппаратов»
также применения порошков в роли промежуточных слоев, диффузионная сварка в вакууме [2].
При ДС сохраняется структура и размер частиц нанопорошков с заданными техническими требованиями, так как сварка ведется при низких температурах без оплавления контактируемых поверхностей, возможность сварки любых типов соединения, отсутствие трещин и пор, возможность применения термической обработки.
Несмотря на то, что исследованиями по данному научному направлению занимается большой круг ученых, проблема настолько многообразна, что в настоящее время еще недостаточно раскрыты возможности диффузионной сварки для получения таких соединений, как наноматериалы с металлами. Учитывая специфичность нанопорошков, актуальна
разработка способа диффузионной сварки, позволяющего получить сварные узлы с заданными техническими требованиями.
Библиографические ссылки
1. Методы получения наноразмерных материалов. Программа учебной дисциплины, Уральский гос. ун-т им. А. М. Горького. Екатеринбург, 2007.
2. Мусин Р. К., Конюшков В. Г., Балакин А. Н. Нанотехнологии при соединении металлов с неметаллическими материалами через электрически взрываемые прослои // Сварка и Диагностика. 2009. № 2. С. 17-20.
© Морозов С. В., Прокопьев С. В., Юрьева Г. Ю.,
Михеев А. А., 2010
УДК 621.791.4: 539.378.3
С. С. Сахаров, С. В. Прокопьев Научный руководитель - А. А. Михеев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ДИФФУЗИОННОЙ СВАРКИ
Рассмотрены различные методы интенсификации процесса диффузионной сварки сварных соединений.
Любое физическое или химическое воздействие, обеспечивающее разрыв и последующее восстановление связей поверхностных атомов, интенсифицирует процесс диффузионной сварки.
Кинетика образования соединения металл - металл, металл - неметаллический материал различна по своей природе. Поэтому для интенсификации процесса диффузионной сварки различных соединений применяют разные методы.
Образование физического контакта можно интенсифицировать циклическим изменением сварочного давления, введением ультразвуковых колебаний в зону соединения, наложением крутильных колебаний и другими способами.
Наложение электростатических и магнитных полей, облучение материалов ионизирующими частицами высоких энергий и другие виды воздействия позволяют интенсифицировать массообмен и релаксацию напряжений.
Повышение температуры вызывает значительное изменение кинетики образования переходной зоны в сварном соединении.
Возрастание времени выдержки (/) при заданных значениях температуры сварки (Т) и сварочного давления Р повышает прочность соединения до некоторого предела, по достижении которого ее увеличение прекращается, а в некоторых случаях приводит к снижению.
Возрастание давления Р приводит к повышению качества соединения при любых заданных значениях Т и t, однако чрезмерно большое давление может вызвать пластическую деформацию деталей, изменение их формы и разрушение неметаллических материалов.
Для получения высококачественных соединений требуется оптимальная шероховатость свариваемых поверхностей, обеспечивающая деформацию микронеровностей и протекание необходимого массо-обмена.
Для соединений металл-металл наиболее простым способом интенсификации процесса образования физического контакта является циклическое изменение сварочного давления по схеме: сжатие с определенным усилием р, и выдержка продолжительностью ^ ; снятие давления Р1, на время t2; сжатие (Р2, = Р1, Ц = снятие давления Р2 на время t4 = t2 и т. д. Данный режим сварки позволяет повысить прочность соединений и уменьшить температуру процесса сварки.
Другой метод интенсификации диффузионных процессов в зоне контакта металлов основан на приложении к свариваемым деталям перпендикулярно действию сварочного давления растягивающих устий, вызывающих упругую деформацию. Это не только ускоряют диффузию, но и облегчают образование областей, содержащих вакансии, что интенсифицирует взаимодействие соединяемых материалов.
Использование при диффузионной сварке вибрационных колебаний ультразвуковой частоты для ускорения развития физического контакта и увеличения скорости ползучести материала.
Ультразвуковые колебания вводят в зону соединения перпендикулярно плоскости сварки. Переменные напряжения вызывают генерирование новых источников дислокаций и увеличение подвижности последних, что интенсифицирует взаимную диффузию металлов сварного соединения.
