Анотація до роботи:

Берднікова О. М. Особливості масопереносу та фазоутворення в зоні взаємодії різнорідних металів при зварюванні тиском з імпульсним навантаженням – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.16.01 – “Металознавство та термічна обробка металів”. – Фізико-технологічний інститут металів і сплавів НАН України, м. Київ, 2005.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню основних для зварювання тиском фізико-хімічних процесів: мікромеханізмів пластичної деформації, особливостей масопереносу і характеру фазоутворення в зоні контакту різнорідних металів, що зварюються, в умовах високих швидкостей зварювального деформування ( ~ 110²…110⁵ с^-1). Наведено експериментальні результати утворення структури зварних швів різнорідних металів, які відрізняються обмеженою взаємною розчинністю і мають різні фізико-механічні властивості в умовах зварювання тиском по мірі наростання швидкості зварювального деформування, зокрема структурні зміни у зоні контакту різнорідних металів при ударному зварюванні, магнітно - імпульсному і зварюванні вибухом. Вивчено вплив структурних складових металу зони зварювання на властивості міцності і пластичності, встановлено внесок конкретних структурно – фазових параметрів металу в зоні зварювання на механічні характеристики зварних з'єднань.

Викладено розроблений метод аналітичної оцінки властивостей зварних з'єднань, що грунтується на врахуванні конкретного внеску структури металу в зоні зварювання, що дає змогу оптимізувати міцність і пластичність, а також нівелювати градієнт властивостей, що спостерігається у різнорідних зварних з'єднаннях

1. Установлено визначальний вплив швидкості зварювального деформування в умовах ударного зварювання, магнітно – імпульсного і зварювання вибухом на зміну основних параметрів локалізованої в області контакту пластичної деформації – глибини зони і величини деформації, що при збільшенні швидкості зварювального навантаження від ~ 110² до 110⁵ с^-1 зростають від ~ 50 мкм до ~ 300 мкм і з ~ 90...95%до 1000% відповідно.

2. Встановлено, що крім швидкості деформування при зварюванні тиском різнорідних металів,

визначальним чинником зміни параметрів і механізмів пластичної деформації є показник рухливості дефектів упаковки (ЕДУ). Для металів з максимальними значеннями ЕДУ (порівняно з мінімальними) глибина локалізованої деформації збільшується в середньому на 30%.

3. При збільшенні швидкості зовнішнього навантаження механізми пластичної деформації, локалізованої в зоні зварювання, змінюються від дислокаційного ковзання до зсувних (смуг зсуву, переорієнтації) і поворотних (ротаційних) механізмів, у тому числі і двійникування.

4. Установлено, що при збільшенні швидкості зварювального деформування в наслідок механічного переносу під дією й у напрямку поля зовнішніх напруг розширюється глибина зони масопереносу - за рахунок переміщення атомів хімічних елементів і їхніх комплексів, дисперсних частинок різних розмірів і потоків мас.

5. Збільшення швидкості зварювального деформування змінює характер процесів фазоутворення в зоні зварювання, при якому: зменшується об'ємна частка і розміри інтерметалідних фаз, що утворюються уздовж поверхні поділу, істотно розширюється зона фазоутворення, для якої характерне значне диспергування інтерметалідних фаз, що утворюються при їхньому рівномірному розподілі.

6. Показано, що для з'єднань металів з властивостями, що різко відрізняються (сталь 3+Al), формування нових дисперсних фаз всередині зерен особливо в більш м'якому металі, наприклад в алюмінії, приводить до формування дисперсійно зміцненої структури в об`ємі менш міцного металу (Al), що дає змогу нівелювати різкий градієнт механічних властивостей, що спостерігається звичайно у зоні контакту різнорідних з'єднань.

7. На основі широкого кола експериментальних даних (хімічного складу, розміру зерна і субзерна, щільності дислокацій, розміру і характеру розподілу фазових утворень) запропоновано метод аналітичної оцінки основних властивостей міцності і пластичності - границі плинності _т, міцності _в і коефіцієнта інтенсивності напруг K_Iс, що дало змогу виявити вплив конкретних структурних параметрів на зміну механічних властивостей різнорідних зварних з'єднань.

8. На підставі аналітичної оцінки механічних властивостей запропоновано номограми, що відбивають взаємозв'язок найбільш значущих структурних параметрів з характеристиками міцності металу, що дає змогу прогнозувати якість різнорідних зварних з'єднань при формуванні структур різного типу і технологічно формувати оптимальний структурний стан зони зварювання, що забезпечує необхідний рівень механічних властивостей зварних з'єднань.

9. Отримані наукові результати дозволили оптимізувати технології високошвидкісних способів зварювання тиском різнорідних матеріалів при виготовленні перехідників і шайб тепло- і електротехнічного призначення.

Публікації автора:

1. Маркашова Л.И., Григоренко Г.М., Арсенюк В.В., Бердникова Е.Н. и др. О взаимосвязи структуры и свойств сталеалюминиевых соединений, выполненных сваркой трением // Автоматическая сварка. - 1998. - №8. - С.7 - 14.

Дисертантом виконано підготовку тонких фольг для досліджень методами просвічувальної електронної мікроскопії, визначено розміри структурних складових, розроблено аналітичну кількісну оцінку зміцнення по зоні зварювання та проведено експериментальні дослідження методом скануючої електронної мікроскопії.

2. Маркашова Л.И., Арсенюк В.В., Бердникова Е.Н., Богайчук И.Л. Особенности фазообразования в условиях сварки давлением разнородных материалов при высокоскоростном деформировании // Металлофизика и новейшие технологии. – 2001. – т.23, №10. – С. 1403 – 1417.

Здобувачем проведено дослідження загального характеру розподілу елементів по перехідній зоні різнорідних з'єднань в характеристичному випромінюванні й локальних змін концентрацій в зоні формування фаз, структурних змін методами растрової мікроскопії у зварних з'єднаннях, отриманих зварюванням вибухом.

3. Маркашова Л.И., Арсенюк В.В., Григоренко Г.М., Бердникова Е.Н. Процессы массопереноса в условиях сварки давлением разнородных материалов // Автоматическая сварка. – 2002. - №7. – С.43 – 49.

Автором виконано дослідження з'єднань методами оптичної та растрової електронної мікроскопії, дослідження особливостей масопереносу й мікромеханізмів пластичної деформації різнорідних матеріалів у різних умовах зварювання тиском.

4. Маркашова Л.И., Арсенюк В.В., Григоренко Г.М., Бердникова Е.Н. Особенности фазообразования при сварке давлением разнородных металлов в условиях высокоскоростного деформирования // Автомат. сварка. – 2002. - №9. – С.12 – 17.

Здобувачем виконано експериментальний аналіз особливостей фазових утворень, що формуються в зоні зварювання в різнорідних з'єднаннях. Проведено аналіз впливу структурно - фазового стану металу в зоні зварювання на властивості різнорідних з'єднань.

5. Маркашова Л.И., Бердникова Е.Н., Хомутская И.И. Связь структуры и прочностных свойств сталеалюминиевых соединений, выполненных сваркой трением и взрывом // Автомат. сварка. – 2003. - №1. – С.23 – 26.

Автором виконано аналітичну оцінку зміцнення металу по зоні зварювання та внеску структурних факторів у зміну механічних властивостей з'єднань, отриманих зварюванням вибухом.

6. Маркашова Л.И., Григоренко Г.М., Арсенюк В.В., Бердникова Е.Н. Критерий оценки механических свойств соединений разнородных материалов // Сборник Междунар. конференции. Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах. – 2002. – С.107 – 113.

Здобувачем виконано аналітичну оцінку механічних властивостей зварних з'єднань (границі плинності, міцності і коефіцієнта інтенсивності напруг) з урахуванням впливу структурно - фазових параметрів і проведено аналіз причин зниження і підвищення властивостей з'єднань.

7. Маркашова Л.И., Арсенюк В.В., Григоренко Г.М., Бердникова Е.Н. Особенности процессов массопереноса при сварке давлением разнородных металлов // Сварочное производство. – 2004. - №4. – С.28 – 35.

Автором експериментально підтверджено взаємозв'язок процесів пластичної деформації і масопереносу в з'єднаннях різнорідних металів залежно від швидкості зварювального деформування.

8. Маркашова Л.И., Григоренко Г.М., Арсенюк В.В., Бердникова Е.Н., Алексеенко Т.А. Структурный подход к оценке механических свойств в ЗТВ соединений сталей и сплавов // Сборник Междунар. конференции. Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах. – 2004. – С.174 – 179.

Здобувачем проведено кількісну оцінку властивостей міцності різнорідних з'єднань по структурних параметрах, отримано результати для прогнозування якості зварних з'єднань залежно від структурного стану металу зони зварювання.