Автоматическая сварка, 2019, №10



2019 №10 (06)

DOI of Article 10.15407/as2019.10.07

2019 №10 (01)

---

Журнал «Автоматическая сварка», № 10, 2019 г., с. 54-61

Диффузионная сварка в вакууме интерметаллида γ-TiAl с жаропрочным никелевым сплавом с применением нанопрослоек Al/Ni

Фальченко Ю.В., Петрушинец Л.В., Мельниченко Т.В., Устинов А.И., Федорчук В.Е.

ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины. 03150, г. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Изучено влияние структурных характеристик и химического состава нанослойных промежуточных прослоек на основе системы Al-Ni на формирование соединений сплава на основе γ-TiAl и жаропрочного никелевого сплава при диффузионной сварке в вакууме. Показано, что применение нанослойных плакированных промежуточных прослоек обеспечивает формирование диффузионной зоны с монотонным изменением содержания компонентов, фазовый состав и микромеханические характеристики которой определяются химическим составом промежуточной прослойки, а также снижает вероятность формирования хрупких фаз в стыке. Библиогр. 18, табл. 6, рис. 7.
Ключевые слова: диффузионная сварка в вакууме, интерметаллиды, нанослойные прослойки

Подписано в печать 02.10.2019
Поступила в редакцию 10.07.2019

Список литературы

1. Банных О.А., Поварова К.Б., Браславская Г.С. и др. (1996) Механические свойства литых сплавов γ-TiAl. Металловедение и термическая обработка металлов, 1, 11–14.
2. Полькин И.С., Колачев Б.А., Ильин А.А. (1997) Алюминиды титана и сплавы на их основе. Технология легких сплавов, 3, 32–39.
3. Шоршоров М.Х., Ерохин А.А., Чернышова Т.А. (1973) Горячие трещины при сварке жаропрочных сплавов. Москва, Машиностроение.
4. Замков В.Н., Великоиваненко Е.А., Сабокарь В.К., Вржижевский Э.Л. (2001) Выбор температуры предварительного подогрева γ-алюминида титана при ЭЛС. Автоматическая сварка, 11, 20–23.
5. Peng He, Jun Wanga, Tiesong Lin, Haixin Li. (2014) Effect of hydrogen on diffusion bonding of TiAl based intermetallics and Ni-based superalloy using hydrogenated Ti6Al4V interlayer. International Journal of Hydrogen Energy, 39, 1882–1887.
6. Li Z.F., Wu G.Q., Huang Z., Ruan Z.J. (2004) Diffusion bonding of laser surface modified TiAl alloy/Ni alloy. Materials Letters, 58, 3470–3473.
7. Ramos A.S., Vieira M.T., Simoes S., Viana F., Vieira M.F. (2009) Joining of Superalloys to Intermetallics Using Nanolayers. Advanced Materials Research, 59, 225–229.
8. Люшинский А.В. (2001) Критерии выбора промежуточных слоев при диффузионной сварке в вакууме разнородных материалов. Сварочное производство, 5, 40–43.
9. Юштин А.Н., Замков В.Н., Сабокарь В.К., Чвертко П.Н., Петриченко И.К. (2001) Сварка давлением интерметаллидого сплава γ-TiAl. Автоматическая сварка, 1, 33–37.
10. Ramos A.S., Vieira M.T., Simoes S., Viana F., Vieira M.F. (2010) Reaction-Assisted Diffusion Bonding of Advanced Materials. Defect and Diffusion Forum, 297–301, 972–977.
11. Ustinov A.I., Falchenko Yu.V., Ishchenko A.Ya. et al. (2008) Diffusion welding of γ-TiAl based alloys through nano-layered foil of Ti/Al system. Intermetallics, 8, 1043–1045.
12. Ustinov A., Olikhovska L., Melnichenko T., Shyshkin A. (2008) Effect of overall composition on thermally induced solid-state transformations in thick EB PVD Al/Ni multilayers. Surface and Coatings Technology, 16, 3832–3838.
13. Устинов А.И., Мельниченко Т.В., Шишкин А.Е. (2013) Деформационное поведение многослойных вакуумных конденсатов Ti/Al при нагреве в условиях постоянно действующих нагрузок. Современная электрометаллургия, 4, 27–33.
14. Аникеев А.И., Верещака А.А., Верещака А.С., Бубликов Ю.И. (2015) Ультрадисперсные твердые сплавы как инструментальный материал для фрезерования труднообрабатываемых материалов. Известия высших учебных заведений. Поволжский регион, 3, 152–162.
15. Устинов А.И., Фальченко Ю.В., Ищенко А.Я. и др. (2009) Получение неразъемных соединений сплавов на основе γ-TiAl с использованием многослойной наноструктурной фольги Ti/Al способом диффузионной сварки в вакууме. Автоматическая сварка, 1, 17–21.
16. Устинов А.И., Олиховская Л.А., Мельниченко Т.В. и др. (2008) Твердофазные реакции при нагреве многослойных фольг Al/Ti,полученных методом электронно-лучевого осаждения. Современная электрометаллургия, 2, 19–26.
17. Фирстов С.А., Горбань В.Ф., Печковский Э.П., Мамека Н.А. (2007) Уравнение индентирования. Доповіді Національної академії наук України, 12, 100–106.
18. Zeng K., Schmid-Fetzer R., Huneau B. et al. (1999) The ternary system Al–Ni–Ti Part II: thermodynamic assessment and experimental investigation of polythermal phase equilibria. Intermetallics, 12, 1347–1359.
19. Dyer T.S., Munir Z.A. (1995) The synthesis of nickel aluminides by multilayer self-propagating combustion. Metallurgical and Materials Transactions B, 26(3), 603–610.
References
1. Bannykh, O.A., Povarova, K.B., Braslavskaya, G.S. et al. (1996) Mechanical properties of cast alloys γ-TiAl. Metallovedenie i Termich. Obrab. Metallov, 1, 11-14 [in Russian].
2. Polkin, I.S., Kolachev, B.A., Iliin, A.A. (1997) Titanium aluminides and alloys on their base. Tekhnologiya Lyogkikh Splavov, 3, 32-39 [in Russian].
3. Shorshorov, M.Kh., Erokhin, A.A., Chernyshova, T.A. (1973) Hot cracks in welding of high-temperature alloys. Moscow, Mashinostroenie [in Russian].
4. Zamkov, V.N., Velikoivanenko, E.A., Sabokar, V.K., Vrzhizhevsky, E.L. (2001) Selection of temperature of preheating of γ-titanium aluminide in electron beam welding. The Paton Welding J., 11, 17-20.
5. Peng He, Jun Wanga, Tiesong Lin, Haixin Li (2014) Effect of hydrogen on diffusion bonding of TiAl based intermetallics and Ni-based superalloy using hydrogenated Ti6Al4V interlayer. Int. J. Hydrog. Energy, 1882-1887.
6. Li, Z.F., Wu, G.Q., Huang, Z., Ruan, Z.J. (2004) Diffusion bonding of laser surface modified TiAl alloy/Ni alloy. Materials Letters, 58, 3470-3473.
7. Ramos, A.S., Vieira, M.T., Simoes, S., Viana, F., Vieira, M.F. (2009) Joining of superalloys to intermetallics using nanolayers. Advanced Materials Research, 59, 225-229.
8. Lyushinsky, A.V. (2001) Criteria of selection of intermediate layers in vacuum diffusion welding of dissimilar materials. Svarochn. Proizvodstvo, 5, 40-43 [in Russian].
9. Yushtin, A.N., Zamkov, V.N., Sabokar, V.K. et al. (2001) Pressure welding of intermetallic alloy γ-TiAl. The Paton Welding J., 1, 33-37.
10. Ramos, A.S., Vieira, M.T., Simoes, S., Viana, F., Vieira, M.F. (2010) Reaction-assisted diffusion bonding of advanced materials. Defect and Diffusion Forum, 297-301, 972-977.
11. Ustinov, A.I., Falchenko, Yu.V., Ishchenko, A.Ya. et al. (2008) Diffusion welding of γ-TiAl based alloys through nano-layered foil of Ti/Al system. Intermetallics, 8, 1043-1045.
12. Ustinov, A., Olikhovska, L., Melnichenko, T., Shyshkin, A. (2008) Effect of overall composition on thermally induced solid-state transformations in thick EB PVD Al/Ni multilayers. Surface and Coatings Technology, 16, 3832-3838.
13. Ustinov, A.I., Melnichenko, T.V., Shishkin, A.E. (2013) Deformational behavior of multilayer Ti/Al foils at heating under the conditions of continuously applied loads. Sovrem. Elektrometallurgiya, 4, 27-33 [in Russian].
14. Anikeev, A.I., Vereshchaka, A.A., Vereshchaka, A.S., Bublikov, Yu.I. (2015) Superdispersed hard alloys as a tool material for milling of hard-to-machine materials. Izv. Vysshikh Uchebnykh Zavedenij. Povolzhsky Region, 3, 152-162 [in Russian].
15. Ustinov, A.I., Falchenko, Yu.V., Ishchenko, A.Ya. et al. (2009) Producing permanent joints of γ-TiAl based alloys using nanolayered Ti/Al interlayer by vacuum diffusion welding. The Paton Welding J., 1, 12-15.
16. Ustinov, A.I., Olikhovskaya, L.A., Melnichenko, T.V. et al. (2008) Solid-phase reactions in heating of multilayer Al/Ti foils produced by electron beam deposition method. Advances in Electrometallurgy, 2, 19-26.
17. Firstov, S.A., Gorban, V.F., Pechkovsky, E.P., Mameka, N.A. (2007) Equation of indentation. Dopovidi Nats. Akademii Nauk Ukrainy, 12, 100-106 [in Russian].
18. Zeng, K., Schmid-Fetzer, R., Huneau, B. et al. (1999) The ternary system Al-Ni-Ti. Pt II: Thermodynamic assessment and experimental investigation of polythermal phase equilibria. Intermetallics, 12, 1347-1359.
19. Dyer, T.S., Munir, Z.A. (1995) The synthesis of nickel aluminides by multilayer self-propagating combustion. Metallurgical and Materials Transact. B., 26(3), 603-610.
 
Дифузійне зварювання у вакуумі інтерметаліда γ-TiAl З жароміцниМ нікелевиМ сплавОМ З ВИКОРИСТАННЯМ НАНОПРОШАРКІВ Al/Ni
Фальченко Ю.В., Петрушинець Л.В., Мельниченко Т.В., Устинов А.І., Федорчук В.Є.
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Вивчено вплив структурних характеристик та хімічного складу наношаруватих проміжних прошарків на основі системи Al-Ni на формування з’єднань сплаву на основі γ-TiAl та жароміцного нікелевого сплаву при дифузійному зварюванні у вакуумі. Показано, що застосування наношаруватих плакованих проміжних прошарків забезпечує формування дифузійної зони з монотонною зміною вмісту компонентів, фазовий склад і мікромеханічні характеристики якої визначаються хімічним складом проміжного прошарку, а також знижує ймовірність формування крихких фаз в стику. Бібліогр. 19, табл. 6, рис. 7.
Ключові слова: дифузійне зварювання в вакуумі, інтерметаліди, наношаруваті прошарки
 
 
 
VACUUM DIFFUSION WELDING OF  γ-TiAl INTERMETALLIC WITH HIGH-TEMPERATURE NICKEL ALLOY WITH APPLICATION OF INTERMEDIATE Al/Ni NANOLAYERS
Iu.V. Falchenko, L.V. Petrushynets, T.V. Melnichenko, A.I. Ustinov, V.E. Fedorchuk
E.O. Paton Electric Welding Institute of the NAS of Ukraine. 11 Kazymyr Malevych Str., 03680, Kyiv. E-mail: office@paton.kiev.ua
Effect of structural characteristics and chemical composition of intermediate nanolayers based on Al-Ni system on formation of joints of γ-TiAl based alloy and high-temperature nickel alloy in vacuum diffusion welding was studied. It is shown that application of nanolayered clad interlayers ensures formation of a diffusion zone with monotonic change of the content of components, where the phase composition and micromechanical characteristics are determined by the interlayer chemical composition, as well as lowers the probability of brittle phase formation in the butt joint. 19 Ref., 6 Tabl., 7 Fig.
Keywords: vacuum diffusion welding, intermetallics, nanolayered interlayers