Obrabotka Metallov 2015 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (69) 2015 64 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Оптимизация режимов лазерной свар- ки позволила избежать растрескивания сты- ка тантал – бронза. Из полученных заготовок вырезали образцы на растяжение. Нагрузка в процессе испытаний прикладывалась пер- пендикулярно плоскости сварных швов. С ис- пользованием этой схемы испытаний на рас- тяжение в работе была определена прочность соединения слоев в композиции, полученной при сварке взрывом разнородных материалов. Для сравнения использовали эксперименталь- ные данные, полученные при испытании ана- логичных образцов, сваренных через проме- жуточную вставку из тантала. Результаты и обсуждение Общий вид композиционного материала «титан – нержавеющая сталь» c прослойкой из бронзы и тантала, сформированного по техно- логии сварки взрывом, представлен на рис. 3. В сваренном взрывом слоистом пакете отсутству- ют микродефекты в виде трещин, пор и непро- варов, что свидетельствует о прочном металлур- гическом соединении металлических заготовок. Методом оптической металлографии зафиксиро- ван разный профиль возникших границ раздела, что обусловлено различием физических свойств, в том числе значений плотности свариваемых материалов. Ниже представлены результаты структурного анализа сварных швов полученно- го композита, выполненного с использованием методов растровой и просвечивающей электрон- ной микроскопии. Рис. 3. Общий вид четырехслойного композиционного материала 09Х18Н10Т-БрБ2-TВЧ-ВТ20 Сварной шов « бронза–нержавеющая сталь » Особенности сопряжения слоев из нержа- веющей стали и бронзы отражены на рис. 4, а . Сварной шов имеет характерную для сварки взрывом волнообразную форму. Средние значе- ния длины и периода волны составляют 11,0 и 6,8 мкм соответственно. Явно выраженных сле- дов пластической деформации бронзы в виде вытянутых зерен, непосредственно примыкаю- щих к границе сопряжения, не обнаружено. На границе раздела материалов наблюдаются обла- сти переплава, что свидетельствует об интенсив- ном нагреве поверхностных слоев заготовок при их динамическом взаимодействии. Результаты исследований, проведенных с использованием методов растровой электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа, свиде- тельствуют о том, что зоны переплава представ- ляют собой мелкодисперсную смесь, состоящую преимущественно из меди (~78 вес.%) и желе- за (рис. 4, б ). Это означает, что при соударении разнородных пластин деформация реализуется главным образом за счет вовлечения в процесс более легкого и пластичного материала [18, 19]. В зонах переплава также была зафиксирована малая концентрация хрома и никеля. Незначи- тельное содержание этих элементов обусловлено кратковременностью процесса сварки взрывом. Эффективного перемешивания всех элементов нержавеющей стали и бронзы не происходит. Результаты анализа тонкой структуры зоны переплава между бронзой и нержавеющей ста- лью, выполненного методами просвечивающей электронной микроскопии, представлены на рис. 4 в , г . Область перемешивания разнородных материалов характеризуется мелкокристалли- ческой структурой, размер зеренно-субзерен- ных построений в которой составляет ~ 50 нм. В пределах некоторых зерен зафиксированы двойники деформационного происхождения. Полученные результаты свидетельствуют о том, что двойникование является доминирующим ме- ханизмом деформации при реализации процесса сварки взрывом. Анализ дифракционных картин показал, что в результате динамического нагру- жения соударяемых пластин и их последующего высокоскоростного охлаждения в зоне сварного шва произошло образование твердого раствора на основе меди и железа состава Cu 51 Fe 49 . Эта