Obrabotka Metallov 2015 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (69) 2015 62 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ стали в зонах соединения образуются различные типы интерметаллидов, негативно отражающие- ся на комплексе механических свойств сварных конструкций. Одно из эффективных решений отмеченной проблемы заключается в развитии направления, основанного на так называемом «непрямом со- единении» разнородных металлов, когда между заготовками из основных (разнородных) матери- алов композиции фиксируются промежуточные или барьерные слои. Такой подход позволяет предотвратить нежелательную диффузию эле- ментов взаимодействующих металлов, склонных к образованию интерметаллидов, а также полу- чить бездефектные соединения с повышенными прочностными показателями. В качестве мате- риалов барьерных слоев для сварки титановых сплавов и сталей нержавеющего класса чаще всего используют чистые металлы, такие как ни- кель, серебро, медь, магний [7–10], или сплавы на их основе [11, 12]. Из этой группы особо мож- но выделить медь и сплавы на ее основе. Медь не образует хрупких химических соединений с элементами, входящими в состав нержавеющей стали (Fe, Cr, Ni, C). Она создает условия для ре- лаксации напряжений, возникающих между сва- риваемыми материалами, которые, в свою оче- редь, обусловлены различием коэффициентов термического линейного расширения. В технической литературе описаны различ- ные схемысваркиразнородныхматериалов спри- менением промежуточных вставок. Во многих случаях эксперименты выполнены на образцах, полученных в процессе лазерной сварки загото- вок. Экспериментально установлено, что предел прочности образцов, полученных при лазерной сварке титановых сплавов со сталью аустенит- ного класса через прослойку меди, превышает 340 МПа [13]. Процесс формирования сварно- го шва сопровождается интенсивным раство- рением стали в ванне расплавленной меди. При последующем охлаждении в пределах медной матрицы наблюдали пластинчатые включения α-фазы мартенсита [14]. Со стороны титанового сплава, в свою очередь, образуется промежуточ- ный слой толщиной 100…150 мкм, характеризу- ющийся повышенной твердостью (4500 МПа). Его присутствие способствует хрупкому разру- шению сварного шва. Полностью исключить об- разование в зоне сварного соединения хрупких интерметаллидов, отрицательно влияющих на комплекс механических характеристик компози- ции, невозможно. В некоторых случаях с целью повышения качества сварных швов и соответ- ствующего улучшения комплекса механических свойств получаемых материалов предлагается использовать промежуточные вставки, состо- ящие из материалов двух типов [15–17]. При- менение при сварке технически чистого титана ВТ1-0 и хромоникелевой стали 12Х18Н10Т ком- позитной вставки «тантал – медь», полученной по технологии сварки взрывом, обеспечило пре- дел прочности сварного соединения на уровне 420 МПа [17]. Это значение существенно выше по сравнению с подобными сварными швами, сформированными с использованием только медного промежуточного слоя. В настоящей работе изучена возможность использования промежуточных слоев с целью формировании бездефектных сварных соедине- ний при динамическом соударении пластин из титанового сплава ВТ20 и коррозионно-стойкой стали 09Х18Н10Т. Одно из анализируемых в ра- боте технических решений было основано на ис- пользовании в качестве прослойки пластин тан- тала. Второе решение предусматривало сварку заготовок из титанового сплава и хромоникеле- вой стали с использованием одновременно двух промежуточных слоев – бронзы и тантала. Материалы и методы исследования В качестве основных материалов исследова- ния в работе использовали пластины титанового деформируемого сплава марки ВТ20 и хромо- никелевой аустенитной стали 09Х18Н10Т тол- щиной 1 и 3 мм соответственно. Пластины из бериллиевой бронзы БрБ2 и тантала ТВЧ техни- ческой чистоты толщиной 200 и 100 мкм соот- ветственно использовали для получения проме- жуточного слоя между стальными и титановыми заготовками. Химический состав указанных ма- териалов представлен в табл. 1. С целью удаления оксидных пленок поверхности всех пластин пе- ред сваркой подвергали механической зачистке. Сварку взрывом тонколистовых заготовок и получение слоистых композитов осуществляли в Институте гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН по схеме с параллельным расположени- ем пластин. Процесс формирования соединений