Исследование закономерностей формирования способом электронно- лучевого осаждения слоистых материалов функционального назначения
Saved in:
| Published in: | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Date: | 2017 |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2017
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160301 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Исследование закономерностей формирования способом электронно- лучевого осаждения слоистых материалов функционального назначения // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 3 (128). — С. 61-62. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859692764310011904 |
|---|---|
| citation_txt | Исследование закономерностей формирования способом электронно- лучевого осаждения слоистых материалов функционального назначения // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 3 (128). — С. 61-62. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| first_indexed | 2025-11-30T23:13:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
61ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 3 (128), 2017
ИНФОРМАЦИЯ
Следует отметить, что в рамках работы конфе-
ренции для всех участников впервые организова-
ны техническая экскурсия на аэродром «Антонов»
с демонстрацией лучших достижений украинско-
го авиастроения, в том числе самолета «Мрія» и
экскурсия в первый инновационный парк в Укра-
ине «Unit.city».
Необходимо отметить высокий уровень про-
ведения конференции и выразить благодарность
ее организаторам. Созданная рабочая обстановка
способствовала развитию тематических дискус-
сий и установлению творческих контактов между
научными сотрудниками в области сварки, метал-
лургии и материаловедения.
А. А. Полишко
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФОРМИРОВАНИЯ
СПОСОБОМ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ОСАЖДЕНИЯ
СЛОИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Материалы со слоистой структурой, состоящие из
последовательно чередующихся слоев с разным
химическим составом и свойствами, находят ши-
рокое применение в качестве материалов функци-
онального назначения. Традиционное получение
таких материалов способами прокатки и спекания
не обеспечивает возможность вариации толщины
и химического состава слоев. С этой точки зрения
перспективным является способ электронно-лу-
чевого осаждения в вакууме. Так, возможность
использования в электронно-лучевой установке
нескольких электронно-лучевых пушек обеспечи-
вает одновременное испарение веществ разного
химического состава с последовательным осаж-
дением их паровых фаз на подложку. Разработка
технологических параметров получения слоистых
структур на основе компонентов с разным хими-
ческим составом и структурой за один техноло-
гический цикл и установление корреляционных
зависимостей между их структурными характе-
ристиками и свойствами открывает возможность
для создания технологических основ получения
новых материалов функционального назначения.
Разработка технологических основ получения
способом электронно-лучевого осаждения слоис-
тых конденсатов разного структурного типа в виде
фольг и покрытий и установление корреляцион-
ных соотношений между структурными характе-
ристиками и свойствами материалов, обеспечива-
ющих возможность их использования в качестве
функциональных — задача, которую поставили
перед собой сотрудники ИЭС.
На примере двухслойной структуры вакуумных
конденсатов на основе двух материалов с различаю-
щимися физико-механическими характеристиками
(инвара и меди) показана возможность получения
тонких биметаллических фольг для термочувстви-
тельных элементов, которые способны к знакопе-
ременной деформации при изменении темпера-
туры в диапазоне от –100 до 500 оС. Циклическая
стойкость характеристик биметаллической фольги
обеспечивается высоким уровнем прочности и тер-
момеханической стойкости за счет наноразмерной
структуры слоев нанодвойниковой меди и инвара с
нанофрагментированными зернами.
На основе двухслойной системы, состоящей из
слоев Al и TiO2, способом электронно-лучевого
осаждения получены термостабилизирующие по-
крытия, которые при определенном соотношении
толщин слоев обеспечивают соотношение коэффи-
циентов поглощения и эмиссии солнечной энергии
в интервале значений 0,7...1,4, что обеспечивает
минимальное колебание температуры поверхности
при изменении интенсивности солнечного излуче-
ния. Такие покрытия могут быть использованы для
термической защиты металлических конструкций,
работающих в условиях открытого космоса и под-
вергающихся неравномерному нагреву.
На примере многослойных металлических эв-
тектических систем, которые характеризуются
термической нестабильностью, изучено влияние
технологических параметров электронно-луче-
вого осаждения в вакууме на формирование их
структурных характеристик, обеспечивающих
функциональные свойства материалов. Показано,
что в многослойной системе Al/Si присутствие
алюминия обеспечивает низкотемпературную
кристаллизацию аморфного кремния, что может
быть использовано при изготовлении солнечных
батарей с многослойной структурой.
Установлено, что структурная нестабильность
многослойных фольг на основе эвтектических си-
62 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 3 (128), 2017
ИНФОРМАЦИЯ
стем при нагреве обусловлена значительной диф-
фузионной подвижностью компонентов и реализу-
ется фрагментацией слоев и генерацией вакансий,
что приводит к формированию композиционной
пористой структуры и обеспечивает низкотем-
пературную сверхпластическую деформацию
фольги при термомеханическом воздействии. По-
лученные результаты позволили разработать тех-
нологические основы диффузионной сварки дав-
лением труднодеформируемых материалов, таких
как алюминий-матричные композиты, интерме-
таллиды титана и жаропрочные никелевые сплавы,
с использованием многослойных фольг на основе
эвтектических систем в качестве промежуточной
прослойки. Термическая нестабильность и низко-
температурная сверхпластичность многослойной
фольги облегчают установление физического кон-
такта свариваемых поверхностей и обеспечивают
интенсивное протекание диффузионных процес-
сов в области соединения, что позволяет снизить
температуру, давление и продолжительность свар-
ки. Это открывает новые возможности для разра-
ботки технологии изготовления деталей на осно-
ве жаропрочных и разнородных материалов без
ухудшения их эксплуатационных характеристик.
СОЗДАНИЕ НОВОГО ВЫСОКОПРОЧНОГО
ТИТАНОВОГО СПЛАВА И РАЗРАБОТКА
ОПТИМАЛЬНЫХ СПОСОБОВ СВАРКИ
Развитие авиационной и ракетной техники требу-
ет повышения эксплуатационных характеристик
титановых сплавов. Максимальный весовой эф-
фект обеспечивают титановые сплавы с высокой
прочностью. Это связано с тем, что заметная эко-
номия массы в результате применения титановых
сплавов возможна только при вполне определен-
ном уровне их прочности. Новые сложнолеги-
рованные сплавы должны иметь более высокие
механические характеристики при сохранении хо-
рошей свариваемости.
Основываясь на результатах расчетов и про-
веденных экспериментов по определению меха-
нических характеристик, разработан новый вы-
сокопрочный (α + β)-титановий сплав Т120 на
основе 8-компонентной системы легирования
Ti–Al–Mo–V–Nb–Cr–Fe–Zr, которая обеспечивает
прочность на уровне не менее 1200 МПа в условиях
приемлемого уровня пластических характеристик.
Проведены экспериментальные плавки по по-
лучению слитков диаметром 150 мм высокопроч-
ного (α + β)-титанового сплава Т120 способом
ЭЛП. Слитки характеризуются химической одно-
родностью, отсутствием включений низкой (LDI)
и высокой (HDI) плотности. Определены режимы
термодеформационной обработки слитков нового
высокопрочного (α + β)-титанового сплава Т120,
которые обеспечивают необходимый комплекс ме-
ханических свойств полуфабрикатов и значение
на уровне σв = 1270 МПа при KCV = 14 Дж/см2.
Построена трехмерная математическая модель
тепловых процессов в титане при сварке пере-
мещаемым источником нагрева, основу которой
составляет дифференциальное уравнение тепло-
проводности. Разработанная модель позволяет
определить размеры и форму шва, а также размеры
и форму зТВ, в которых протекают полиморфные
превращения при аргонодуговой сварке (АДС) ти-
танового сплава Т120. Полученные поля темпера-
тур позволили определить мгновенные скорости
охлаждения при остывании сварного соединения.
Исследования механических свойств сварных
соединений высокопрочного титанового сплава
Т120, выполненных ЭЛС с последующей локаль-
ной термической обработкой, показали значения
прочности σв = 1258 МПа и ударной вязкости ме-
талла шва KCV = 7 Дж/см2.
Определены свойства соединений сплава Т120.
выполненных АДС без подачи и с подачей приса-
дочной проволоки. Высокие значения прочности
(σв = 1110 МПа) при удовлетворительной ударной
вязкости (KCV = 24 Дж/см2) соединений сплава
Т120, выполненных АДС вольфрамовым электро-
дом, обеспечиваются при использовании присадоч-
ной проволоки ВТ1-00св и режимах сварки, при
которых содержание металла присадочной прово-
локи в металле шва составляет 10 % от основного
металла, в сочетании с послесварочным отжигом.
При содержании металла ВТ1-00св в количестве
20 % от основного металла шва уровень прочности
(σв = 1047 МПа) снижается ниже 85 % от прочности
основного металла, а ударная вязкость металла шва
максимальная (KCV = 27 Дж/см2).
Экспериментально показано, что снижение
погонной энергии при АДС вольфрамовым элек-
тродом по слою флюса АНТ25 титанового сплава
Т120 с 1300 до 900 Дж/м обеспечивает повышение
предела прочности сварных соединений с 1040 до
1150 МПа при неизменных показателях ударной
вязкости и формирование в металле шва и зТВ бо-
лее однородной структуры.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160301 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T23:13:30Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | 2019-10-30T20:53:19Z 2019-10-30T20:53:19Z 2017 Исследование закономерностей формирования способом электронно- лучевого осаждения слоистых материалов функционального назначения // Современная электрометаллургия. — 2017. — № 3 (128). — С. 61-62. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160301 ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Разработки ИЭС им. Е. О. Патона Исследование закономерностей формирования способом электронно- лучевого осаждения слоистых материалов функционального назначения Дослідження закономірностей формування способом електронно-променевого осадження шаруватих матеріалів функціонального значення Investigation of regularities of formation of functionalpurpose laminar materials by electron beam deposition method Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование закономерностей формирования способом электронно- лучевого осаждения слоистых материалов функционального назначения Разработки ИЭС им. Е. О. Патона |
| title | Исследование закономерностей формирования способом электронно- лучевого осаждения слоистых материалов функционального назначения |
| title_alt | Дослідження закономірностей формування способом електронно-променевого осадження шаруватих матеріалів функціонального значення Investigation of regularities of formation of functionalpurpose laminar materials by electron beam deposition method |
| title_full | Исследование закономерностей формирования способом электронно- лучевого осаждения слоистых материалов функционального назначения |
| title_fullStr | Исследование закономерностей формирования способом электронно- лучевого осаждения слоистых материалов функционального назначения |
| title_full_unstemmed | Исследование закономерностей формирования способом электронно- лучевого осаждения слоистых материалов функционального назначения |
| title_short | Исследование закономерностей формирования способом электронно- лучевого осаждения слоистых материалов функционального назначения |
| title_sort | исследование закономерностей формирования способом электронно- лучевого осаждения слоистых материалов функционального назначения |
| topic | Разработки ИЭС им. Е. О. Патона |
| topic_facet | Разработки ИЭС им. Е. О. Патона |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160301 |