Eng
Ukr
Rus
Триває друк
2020 №04 (01) DOI of Article
10.37434/as2020.04.02
2020 №04 (03)

Автоматичне зварювання 2020 #04
Журнал «Автоматичне зварювання», № 4, 2020, с.11-21

Особливості отримання металевих шаруватих композиційних матеріалів на алюмінієвій основі

Ю.В. Фальченко, Л.В. Петрушинець, Є.В. Половецький
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Проведено аналіз публікацій, присвячених отриманню шаруватих композиційних матеріалів на алюмінієвій основі. Досліджено способи з`єднання матеріалів з тонкої фольги, які дозволяють отримувати шаруваті з`єднання з різною кількістю проміжних шарів. Показано, що основними способами зварювання, які дозволяють отримувати з`єднання з шаруватою структурою є прокатка, зварювання ультразвуком, вибухом, дифузійне зварювання та реакційне спікання. Аналіз літератури показав, що процес з`єднання можливо проводити як в умовах вакууму, так і на повітрі. З`єднання фольги з титану та алюмінію на режимах зварювання нижчих за температуру плавлення алюмінію (660 °С) забезпечує отримання з`єднань без формування між шарами інтерметалідної фази. Для збільшення міцності отриманих композитів доцільно використання в процесі зварювання технологічної операції у вигляді пропускання струму або після зварювання термічної обробки шаруватих композиційних матеріалів, що забезпечує підвищення реакційної здатності між шарами алюмінію і титану та утворення в якості продукту реакції інтерметалідної фази. Бібліогр. 31, рис. 7.
Ключові слова: металеві шаруваті композиційні матеріали, методи з`єднання, зона з`єднання, інтерметалідна фаза

Надійшла до редакції 29.01.2020

Список літератури

1. Арзамасов Б.Н., Макарова В.И., Мухин Г.Г. и др. (2008) Материаловедение. Учебник для вузов. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана.
2. Тялина Л.Н., Минаев А.М., Пручкин В.А. (2011) Новые композиционные материалы. Учебное пособие. Тамбов, ГОУ ВПО ТГТУ.
3. Ковтунов А.И., Мямин С.В., Семистенова Т.В. (2017) Слоистые композиционные материалы. Электронное учебное пособие. Тольятти, ТГУ.
4. Wadsworth J., Lesuer D.R. (2000) Ancient and modern laminated composites – from the Great Pyramid of Gizeh to Y2K. Materials Characterization, 4–5, 289–313.
5. Гуревич Л.М. (2013) Механизмы структурообразования при взаимодействии титана с расплавом алюминия. Известия ВолгГТУ. Серия «Проблемы материаловедения, сварки и прочности в машиностроении», 6, 6–13.
6. Ковтунов А.И., Мямин С.В. (2013) Исследование технологических и механических свойств слоистых титаноалюминиевых композиционных материалов, полученных жидкофазным способом. Авиационные материалы и технологи, 1, 9–12.
7. Кузьмин К.А., Лазуренко Д.В., Матц О.Э. (2014) Формирование композиционных материалов типа «титан– алюминид титана» методом искрового плазменного спекания. Актуальные проблемы в машиностроении. Материалы I междунар. науч.-практ. конф., Новосибирск, 26 марта 2014 г. Новосибирск, НГТУ, сс. 514–520.
8. Yanbo Sun, Sanjay Kumar Vajpai, Kei Ameyama, Chaoli Ma (2014) Fabrication of multilayered Ti–Al intermetallics by spark plasma sintering. Journal of Alloys and Compounds, 5, 734–740.
9. Синчук А.В., Цуркин В.Н., Иванов А.В. и др. (2014) Влияние электрического тока на реакционное спекание слоистой системы Al–Ti. Конструкции из композиционных материалов, 1, 24–31.
10. Васянович Н.А., Цуркин В.Н. (2016) Базовые принципы ферроэлектрического синтеза металл-интерметаллидного ламината Ti–Al3Ti из пакета фольги Al–Ti. Электронная обработка материалов, 52, 33–39.
11. Куркин С.Э. (2016) Технология получения слоистого алюминий-титанового композита, упрочненного интерметаллидам. Новая наука: теоретический и практический взгляд, 5, 192–196.
12. Hailiang Yu, Cheng Lu, A. Kiet Tieu et al. (2016) Annealing effect on microstructure and mechanical properties of Al/Ti/ Al laminate sheets. Materials Science & Engineering A, 13, 195–204.
13. Gajanan P. Chaudhari, Viola Acoff (2009) Cold roll bonding of multi-layered bi-metal laminate composites. Composites Science and Technology, 10, 1667–1675.
14. Hailiang Yu, A. Kiet Tieu, Cheng Lu, Charlie Kong (2014) Abnormally high residual dislocation density in pure aluminum after Al/Ti/Al laminate annealing for seven days. Philosophical Magazine Letters, 11, 732–740.
15. Kaya I., Cora О.N., Acar D., Koс M. (2018) On the Formability of Ultrasonic Additive Manufactured Al-Ti Laminated Composites. Metallurgical and Materials Transactions A, 49, 5051–5064.
16. Kaya I., Cora O.N., Koc M. (2019) Formability of Ultrasonically Additive Manufactured Ti–Al Thin Foil Laminates. Materials, 12, 1–16.
17. Sridharan N., Wolcott P., Dapino M., Babua S.S. (2016) Microstructure and texture evolution in aluminum and commercially pure titanium dissimilar welds fabricated using ultrasonic additive manufacturing. Scripta Materialia, 17, 1–5.
18. Wolcott P.J., Sridharan N., Babu S.S. et al. (2016) Characterisation of Al–Ti dissimilar material joints fabricated using ultrasonic additive manufacturing. Science and Technology of Welding and Joining, 2, 114–123.
19. Obielodan J.O., Stucker B.E., Martinez E. et al. (2011) Optimization of the shear strengths of ultrasonically consolidated Ti/Al 3003 dual-material structures. Journal of Materials Processing Technology, 211, 988–995.
20. Liang Qin, Hui Wang, Shengqiang Cui et al. (2017) Characterization and Formability of Titanium/Aluminum Laminate Composites Fabricated by Hot Pressing. Journal of Materials Engineering and Performance, 7, 3579–3587.
21. Краснов Е.И., Штейнберг А.С., Шавнев А.А., Березовский В.В. (2013) Исследование слоистого металлического композиционного материала системы Ti–TiAl3. Авиационный материалы и технологии, 3, 16–19.
22. Liang Qina, Minyu Fan, Xunzhong Guo, Jie Tao (2018) Plastic deformation behaviors of Ti–Al laminated composite fabricated by vacuum hot-pressing. Vacuum, 155, 96–107.
23. Minyu Fan, Joseph Domblesky, Kai Jin et al. (2016) Effect of original layer thicknesses on the interface bonding and mechanical properties of TiAl laminate composites. Materials & Design, 5, 535–542.
24. Fan M., Luo Z., Fu Z. et al. (2018) Vacuum hot pressing and fatigue behaviors of Ti/Al laminate composites. Vacuum, 154, 101–109.
25. Thiyaneshwaran N., Sivaprasad K., Ravisankar B. (2018) Nucleation and growth of TiAl3 intermetallic phase in diffusion bonded Ti/Al Metal Intermetallic Laminate. Scientific Reports, 8, 1–8.
26. Xu L., Cui Y.Y., Hao Y.L., Yang R. (2006) Growth of intermetallic layer in multi-laminated Ti/Al diffusion couples. Materials Science and Engineering: A, 435–436, 638–647.
27. Shaoyuan Lyu, Yanbo Sun, Lei Ren et al. (2017) Simultaneously achieving high tensile strength and fracture toughness of Ti/Ti–Al multilayered composites. Intermetallics, 90, 16–22.
28. Lazurenko D.V., Bataev I.A., Mali V.I. et al. (2016) Explosively welded multilayer Ti-Al composites: Structure and transformation during heat treatment. Materials & Design, 102, 122–130.
29. Foadian F., Soltanieh M., Adeli M., Etminanbakhsh M. (2014) A study on the formation of intermetallics during the heat treatment of explosively welded Al–Ti multilayers. Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, 45, 1823–1832.
30. Foadian F., Soltanieh M., Adeli M., Etminanbakhsh M. (2014) The formation of TiAl3 during heat treatment in explosively welded Ti–Al multilayers. Iranian Journal of Materials Science and Engineering, 11, 12–19.
31. Fronczek D.M., Wojewoda-Budka J., Chulist R. et al. (2016) Structural properties of Ti/Al clads manufactured by explosive welding and annealing. Materials and Design, 91, 80–89.
>