Eng
Ukr
Rus
Триває друк

2020 №02 (10) DOI of Article
10.37434/as2020.02.01
2020 №02 (02)

Автоматичне зварювання 2020 #02
Журнал «Автоматичне зварювання», № 2, 2020, с.3-10

Формування структури та механічних властивостей з`єднань з інтерметалідного сплаву TiAlNb при дифузійному зварюванні

Н.В. Піскун, Ю.В. Фальченко, Л.В. Петрушинець, А.І. Устінов, Т.В. Мельніченко, І.І. Статкевич
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

В роботі досліджено вплив технологічних прийомів дифузійного зварювання в вакуумі на формування структури та механічні властивості з`єднань з інтерметалідного сплаву TiAlNb. Показано, що зварювання інтерметалідного сплаву способом дифузійного зварювання в вакуумі при температурі Тзв = 1050 °С, тиску Рзв = 10 МПа, протягом 20 хв. не забезпечує отримання бездефектних з`єднань. Після зварювання в стику спостерігається лінія з`єднання, вздовж якої знаходиться значна кількість дефектів у вигляді ланцюжка пор. Збільшення параметрів зварювання до температури Тзв = 1200 °С, тиску Рзв = 30 МПа, тривалості зварювання 30 хв., а також використання пластичного прошарку з NbTi сплаву товщиною 1 мм дозволяє покращити умови формування зварного з`єднання та значно зменшити кількість дефектів в стику. В процесі зварювання між матеріалом прошарку та інтерметалідним сплавом відбувається утворення загальних зерен та дифузійної зони товщиною 25…35 мкм. Використання при зварюванні інтерметалідного сплаву TiAlNb наношаруватого проміжного прошарку системи Al–Ti загальною товщиною 25 мкм у поєднанні з циклічним навантаженням у вигляді 3 циклів навантаження–розвантаження призводить до зміни характеру структури в зоні з`єднання. На мікроструктурах зварних з`єднань, отриманих за допомогою оптичної металографії, лінія з`єднання не спостерігається. Застосування електронної мікроскопії дозволяє виявити в стику дифузійну зону товщиною 15…20 мкм, за складом близькою до хімічного складу інтерметалідного сплаву. Дослідження міцності зварних з`єднань на стиснення дозволили встановити, що середня міцність з`єднань з інтерметалідного сплаву TiAlNb, отриманих з використанням прошарку зі сплаву NbTi, становить 988,2 МПа, а використання при зварюванні наношаруватого прошарку системи Al–Ti дозволяє збільшити середню міцність зразків до 1279,8 МПа. Бібліогр. 16, табл. 2, рис. 8.
Ключові слова: інтерметалідний сплав TiAlNb, дифузійне зварювання, проміжні прошарки, мікроструктура з`єднань

Надійшла до редакції 20.12.2019
 

Список літератури

1. Бочвар Г.А., Саленков В.А. (2004) Исследование сплавов на основе алюминида титана с орто-ромбической структурой. Технология легких сплавов, 4, 44–46.
2. Clemens H., Mayer S. (2013) Design, Processing, Microstructure, Properties, and Applications of Advanced Intermetallic TiAl Alloys. Advanced Engineering Materials, 4. 191–215.
3. Huber D., Werner R., Clemens H., Stockinger M. (2015) Influence of process parameter variation during thermo-mechanical processing of an intermetallic β-stabilized γ-TiAl based alloy. Materials Characterization, 109, 116–121.
4. Godor F., Werner R., Lindemann J., Clemens H. (2015) Characterization of the high temperature deformation behavior of two intermetallic TiAl–Mo. Materials Science and Engineering: A, 648, 208–216.
5. Appel F. Paul J.D.H., Oering M. (2011) Gamma Titanium Aluminide Alloys: Science and Technology. Weinheim, WILEY-VCH.
6. Huang Z.W., Cong T. (2010) Microstructural instability and embrittlement behaviour of an Al-lean, high-Nb γ-TiAl-based alloy subjected to a long-term thermal exposure in air. Intermetallics, 18, 161–172.
7. Schwaighofer E., Clemens H., Mayer S. et al. (2014) Microstructural design and mechanical properties of a cast and heattreated intermetallic multi-phase γ-TiAl based alloy. Ibid, 44, 128–140.
8. Cam G., Ipekoglu G., Bohm K.-H., Kocak M. (2006) Investigation into the microstructure and mechanical properties of diffusion bonded TiAl alloys. J. of Materials Science, 16, 5273–5282.
9. Lei Zhu, Xiang-Yi Xue, Bin Tang et al. (2016) The Influence of Surface Roughness on Diffusion Bonding of High Nb Containing TiAl Alloy. Proceedings of the 2nd Annual International Conference on Advanced Material Engineering (AME 2016), 635–643.
10. Kun Zhao, Yong Liu, Lan Huang et al. (2016) Diffusion bonding of Ti–45Al–7Nb–0.3W alloy by spark plasma sintering. J. of Materials Processing Technology, 230, 272–279.
11. Bin Tang, Xian Sheng Qi, Hong Chao Kou et al. (2016) Recrystallization Behavior at Diffusion Bonding Interface of High Nb Containing TiAl Alloy. Advanced Engineering Materials, 4, 657–664.
12. Cao J., Feng J.C., Li Z.R. (2007) Effect of reaction heat on reactive joining of TiAl intermetallics using Ti–Al–C interlayers. Scripta Materialia, 5, 421–424.
13. 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.
14. Pflumma R., Donchev A., Mayer S. et al. (2014) High-temperature oxidation behavior of multi-phase Mo-containing γ-TiAl-based alloys. Ibid, 53, 45–55.
15. Kartavykh A.V., Asnis E.A., Piskun N.V. et al. (2015) Microstructure and mechanical properties control of c-TiAl(Nb, Cr, Zr) intermetallic alloy by induction float zone processing. J. of Alloy and Compounds, 643, 182–166.
16. Kartavykh A.V., Asnis E.A., Piskun N.V. et al. (2017) Room-temperature tensile properties of float-zone processed β-stabilized γ-TiAl(Nb,Cr,Zr) intermetallic. J. Materials Letters, 188, 88–91.
>