CC BY
17XVII Всероссийская с международным участием школа - семинар по структурной макрокинетике для молодых ученых имени академика А.Г. Мержанова
ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ УДАРНО-ВОЛНОВОЙ
ОБРАБОТКИ И СВС
Малахов А.Ю. молодой ученый, Сайков И.В., Саламатов В.Г., Серопян С.А.
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук, Черноголовка, sir. malahov2009@yandex. ru
DOI: 10.24411/9999-004A-2019-10029
Проблема создания новых и улучшения свойств существующих материалов остается на сегодняшний день одной из актуальных задач материаловедения. В последнее время особое внимание исследователей уделено получению высокоплотных объемных металлокерамических композитов (керметов), представляющих собой металлическую матрицу, содержащую керамические частицы, выступающие в роли упрочняющей фазы.
Технологически трудно совместить металл и керамику на макроуровне в одном монолитном материале в виду значительного различия их свойств. Новые научные и практические перспективы могут быть открыты при создании материалов на основе ударно-волновых технологий (сварка и компактирование взрывом) и их комбинации с самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (СВС). Один из перспективных методов организации прочного соединения разнородных материалов - сварка взрывом - широко применяется при производстве биметаллов и позволяет сваривать даже металлургически несовместимые и трудносвариваемые композиции, такие как медь и алюминий [1, 2], медь и титан [3], сталь и титан [4].
В данной работе был реализован синтез керметов TiB2-Ni и TiC-Ni ударно-волновым нагружением образцов в стальной матрице метанием ударника. В системе Ti-B-Ni при использовании полидисперсного титана инициирование происходит при минимальной (1000 м/с) скорости ударника, в то время как образцы с узкими фракциями не реагируют. Повышение скорости ударника до 1500 м/с нивелирует влияние размерности титана на инициируемость. Инициирование системы Ti-C-Ni происходит только в случае предварительной механической активации. Продукты реакции исследованных систем подобны и представляют собой частицы в виде многогранников (Ti-B-Ni) размером 2-5 мкм и близкой к сферической форме (Ti-C-Ni) размером до 2 мкм, которые окружены металлической связкой.
В результате было установлено, что увеличение концентрации никеля в смесях с 10 % до 20 % существенно снижает чувствительность к ударно-
XVII Всероссийская с международным участием школа - семинар по структурной макрокинетике для молодых ученых имени академика А.Г. Мержанова
волновому инициированию. При использованной постановке эксперимента с косым метанием ударника выполняются условия для его сварки взрывом с матрицей. Таким образом, полученные данные могут быть применены при планировании схем получения слоистых металлокерамических материалов и выборе соответствующих режимов. В принципе возможен вариант совмещения по времени процессов соединения слоев сваркой взрывом, компактирования СВС-состава и инициирования в нем синтеза керметного слоя.
Список литературы:
1. Zahedi A., Dariani B.M. and Mirnia M.J., Experimental determination and numerical prediction of necking and fracture forming limit curves of laminated Al/Cu sheets using a damage plasticity model, International journal of mechanical sciences, 2019, vol. 153, pp. 341-358.
2. Shiran M.K.G., Khalaj G., Pouraliakbar H., Jandaghi M.R., Dehnavi A.S. and Bakhtiari H., Multilayer Cu/Al/Cu explosive welded joints: Characterizing heat treatment effect on the interface microstructure and mechanical properties, Journal of manufacturing processes, 2018, vol. 35, pp. 657-663.
3. Pervukhina O.L., Saikov I.V., Pervukhin L.B. and Khaidarov F.B., Deformation and thermodynamic processes in explosion cladding of cylindrical components with titanium, Welding International, 2012, vol. 26, no. 4, pp. 318-321.
4. Rozumek D. and Kwiatkowski G., The Influence of Heat Treatment Parameters on the Cracks Growth under Cyclic Bending in St-Ti Clad Obtained by Explosive Welding, Metals - Open Access Metallurgy Journal, 2019, vol. 9, no. 3, pp. 338.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №19-08-00754 А.
