Реєстраційний номер
0821U100111, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
19-01-2021
Статус
Захищена
Назва роботи
Технологічне забезпечення процесів зварювання титанових сплавів Ті-TiB між собою і з (α + β) титановим сплавом типу Т110 та із сталлю 12Х18Н10Т
Здобувач
Зворикін Володимир Леонідович,
Керівник Зворикін Костянтин Олегович
Опонент Нестеренков Володимир Михайлович
Опонент Овчинников Олександр Володимирович
Рецензент Сливінський Олексій Анатолійович
Рецензент Квасницький Віктор В′ячеславович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Опис
Дисертація присвячена встановленню основних закономірностей і шляхів оптимізації режимів виконання зварних з'єднань сплаву Тi – 5%TiB2 як між собою, так і з титановими сплавами та іншими матеріалами (сталь 12Х18Н10Т, ніобій, ванадій), спрямована на досягнення високих механічних характеристик усіх елементів зварних конструкції, виконаних електронно-променевим зварюванням.
Встановлено, що електронно-променеве зварювання за параметрів режиму Uпрск=60 кВ, Iел=90 мА, розгортка променю - еліпсоподібна, поперечна (3×4 мм), для всіх значеннях vел в інтервалі від 7 до 13 мм·с-1 забезпечує отримання нерознімного зварного з'єднання зразків сплаву Ті–TiB, як із сплавами такого ж складу, так і з (α + β) титановим сплавом типу Т110. Встановлено, що збільшення вихідної температури зварюваних зразків з 20°С до 400°С призводить до підвищення ступеня однорідності розподілу борвмісної фази в перехідній зоні сплаву Ті-TiB і збільшення розміру вторинних волокон цієї фази як за довжиною, так і за товщиною, як в перехідній зоні, так і в області зварного шва. Експериментальними дослідженнями структури зварного шва сплаву Ті-ТіВ зі сплавом типу Т110, фрактографічної структури поверхонь руйнування та механічних властивостей з’єднання встановлено, що за умови зміни переважної орієнтації армуючих волокон TiB в сплаві Ti-TiB з повздовжньої на поперечну рівень механічних характеристик виконуваного з'єднання «Ti-TiB»–«сплав типу Т110» зменшується. Критичним у такому зварному з'єднанні, з точки зору руйнування, є сплав Ti-TiB, у якому реалізується крихке руйнування з його ініціюванням із області армуючих волокон. Проведення термічного відпалу зварного з'єднання за температури 750°С (1 година, вакуум) дозволяє досягати пластичності цього сплаву до δ=2%. Розроблена методика формування на поверхні сплаву Ті-TiB легованого прошарку забезпечує збереження армованої мікроволоконної структури у покритті на основі Ti (63-68 ат.%) V (18-25 ат.%), сформованому на поверхні сплаву Ті-TiB, легування його металевої матриці добавками (Fe, Cr, Ni, B), і є перспективною для використання такого покриття у якості проміжної вставки для електронно-променевого зварювання сталі 12Х18Н10Т зі сплавом Ті-TiB. Показано, що для зварювання плавленням сплаву Ті-ТіВ із титановими сплавами доцільно зберігати у зварному шві та у зоні термічного впливу мікрокомпозиційну структуру. Створенню такої мікроструктури сприяє максимальна швидкість кристалізації і підвищена швидкість електронного променю під час електронно-променевого зварювання. Вперше експериментально підтверджена допустимість у зварному з’єднанні неупорядкованої або упорядкованої переважно перпендикулярно зварному стику орієнтації мікроволокон ТіВ. Дослідження мікроструктури зони зварного шва і зони термічного впливу показали, що для сплаву Ті-ТіВ напрямок переважної орієнтації армуючих волокон ТіВ, утворюваних під час евтектичного перетворення визначається спрямуванням температурного градієнту в області кристалізації і це дозволило рекомендувати у подальшому – охолодження зварюваних елементів у напряму від зварного стику та відсутність попереднього підігріву для запобігання переважної орієнтації армуючих волокон вздовж стику зварюваних деталей. Вперше доведена можливість зварювання електронно-променевим способом сплаву Ті-ТіВ, який містить 5% TiB2 в титановій основі, зі сталлю 12Х18Н10Т, що було забезпечено завдяки збереженню армованої структури металу у зоні зварного шва у титанових сплавах та вирішенню проблем утворення прошарку інтерметаліду, який окричує зварний шов сплаву Ті-ТіВ зі сталями, та виникнення руйнівних термічних напружень, що виникають унаслідок значної різниці коефіцієнтів термічного розширення з’єднуваних матеріалів, шляхом використанням подвійних проміжних вставок зі сталі 10Г2 та ніобію. Запропоновано зняття залишкових механічних напружень у матеріалі зварного з’єднання сплаву Тi-TiB шляхом проведення відпалу (550°С, вакуум, 1 година), яке дозволяє підвищити і стабілізувати механічні характеристики зварних з’єднань, отриманих електронно-променевим зварюванням, для всіх використаних режимів зварювання (σв=1050 ГПа, δ=4%). Запропоновано застосування проміжних шарів з ніобію та із сталі 10Г2 для електронно-променевого зварювання сплаву Тi-TiB, яке забезпечує отримання якісного зварного з'єднання сплаву Тi-TiB, що містить 5% TiB2 в титановій основі, із сталлю 12Х18Н10Т із рівнем межі міцності в зоні термічного впливу і матеріалі шва, не меншим межі плинності сталі 12Х18Н10Т.
Дата реєстрації
2021-01-22
Додано/оновлено в НРАТ
2021-01-22 / 2026-06-30
