Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

Особенности структурообразования переходной зоны в слоистом композиционном материале, полученном сваркой взрывом

https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-61-72

Полный текст:

Аннотация

Приведены исследования особенностей структурообразования в переходных зонах слоистого металлического материала из конструкционных углеродистых и легированных нержавеющих сталей с внутренним протектором. Определена последовательность расположения слоев. Промышленным способом производства такого материала была принята технология сварки взрывом, обеспечивающая получение 3-, 4- и 6-слойных материалов с одним и двумя внутренними протекторами за один подрыв. Выбор оптимальных параметров процесса осуществляли при помощи компьютерного моделирования с использованием программного продукта LS-DYNA. Расчетом определяли основные технологические параметры процесса, обеспечивающие в контактной зоне на каждой межслойной границе соотношение амплитуды образующихся волн к их длине в диапазоне от 0,3 до 0,5. Проведенны механические испытания многослойных заготовок. Величина прочности сцепления слоев на срез составила от 320 до 410 МПа, временного сопротивления на разрыв основного слоя – от 520 до 710 МПа, ударной вязкости – от 290 до 740 кДж/м2, угол загиба при статическом нагружении – 140 градусов и выше. Определен фазовый состав и характеристики кристаллографической структуры переходных зон слоистого металлического материала с внутренним протектором. Установлено наличие γ-Fe с гранецентрированной кристаллической решеткой, две кубические структуры, по одной гексагональной и орторомбической. На образцах с искусственным питтнгом установлено их влияние на скорость анодного растворения протекторного слоя при контакте с агрессивной средой. Показано, что наибольшей коррозионной стойкостью обладают межслойные границы с однородной структурой и минимальной толщиной.

Об авторах

Андрей Евгеньевич Розен
Пензенский государственный университет, Пенза
Россия

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Сварочное, литейное производство и материаловедение»



Ирина Лазаревна Харина
АО «НПО «ЦНИИТМАШ», Москва
Россия

кандидат технических наук, главный научный сотрудник лаборатории коррозионных испытаний



Андрей Сергеевич Гуденко
АО «НПО «ЦНИИТМАШ», Москва
Россия

кандидат технических наук, заведующий отделом физико-химических методов исследования металлов



Алексей Валерьевич Прыщак
Пензенский государственный университет, Пенза
Россия

кандидат технических наук, доцент кафедры «Сварочное, литейное производство и материаловедение»



Александр Владимирович Хорин
Пензенский государственный университет, Пенза
Россия

кандидат технических наук, доцент кафедры «Контроль и испытания материалов»



Виктор Михайлович Батрашов
Пензенский государственный университет, Пенза
Россия

кандидат технических наук, доцент кафедры «Контроль и испытания материалов»



Максим Сергеевич Гуськов
Пензенский государственный университет, Пенза
Россия

кандидат технических наук, доцент кафедры «Контроль и испытания материалов»



Андрей Андреевич Розен
Пензенский государственный университет, Пенза
Россия

аспирант кафедры «Сварочное, литейное производство и материаловедение»



Дмитрий Вячеславович Козлов
Пензенский государственный университет, Пенза
Россия

аспирант кафедры «Сварочное, литейное производство и материаловедение»



Список литературы

1. Akpanyung K.V., Loto R.T. Pitting corrosion evaluation: a review // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1378. № 2. Article number 022088. DOI: 10.1088/1742-6596/1378/2/022088.

2. Jafarzadeh S., Chen Z., Bobaru F. Computational modeling of pitting corrosion // Corrosion reviews. 2019. Vol. 37. № 5. P. 419–439. DOI: 10.1515/corrrev-2019-0049.

3. Xiang Y., Li C., Hesitao W., Long Z., Yan W. Understanding the pitting corrosion mechanism of pipeline steel in an impure supercritical CO2 environment // The Journal of Supercritical Fluids. 2018. Vol. 138. P. 132–142. DOI: 10.1016/j.supflu.2018.04.009.

4. Frankel G.S., Li T., Scully J.R. Localized corrosion: Passive film breakdown vs pit growth stability // Journal of the electrochemical society. 2017. Vol. 164. № 4. P. C180–C181. DOI: 10.1149/2.1381704 jes.

5. Chi G., Yi D., Liu H. Effect of roughness on electrochemical and pitting corrosion of Ti-6Al-4V alloy in 12 wt.% HCl solution at 35 °C // Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9. № 2. P. 1162–1174. DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.11.044.

6. Obeyesekere N. Pitting corrosion // Trends in Oil and Gas Corrosion Research and Technologies. 2017. P. 215–248. DOI: 10.1016/B978-0-08-101105-8.00009-7.

7. Ha H.-Y., Lee T.-H., Lee C.-G., Yoon H. Understanding the relation between pitting corrosion resistance and phase fraction of S32101 duplex stainless steel // Corrosion Science. 2019. Vol. 149. P. 226–235. DOI: 10.1016/j.corsci.2019.01.001.

8. Wei L., Liu Y., Li Q., Cheng Y.F. Effect of roughness on general corrosion and pitting of (FeCoCrNi)0.89(WC)0.11 high-entropy alloy composite in 3.5 wt.% NaCl solution // Corrosion Science. 2019. Vol. 146. P. 44–57. DOI: 10.1016/j.corsci.2018.10.025.

9. Mohammed S., Hua Y., Barker R., Neville A. Investigating pitting in X65 carbon steel using potentiostatic polarization // Applied Surface Science. 2017. Vol. 423. P. 25–32. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.06.015.

10. Grachev V.A., Rozen A.E., Perelygin Y.P., Kireev S.Y., Los I.S., Rozen A.A. Measuring corrosion rate and protector effectiveness of advanced multilayer metallic materials by newly developed methods // Heliyon. 2018. Vol. 4. № 8. Article number e00731. DOI: 10.1016/j.heliyon.2018.e00731.

11. Розен А.Е., Киреев С.Ю., Дуб А.В., Сафонов И.А., Макарова Е.А., Розен А.А., Исаков Е.Г., Корольков А.О. Особенности дуговой сварки слоистого коррозионностойкого материала // Frontier Materials & Technologies. 2021. № 4. С. 57–68. DOI: 10.18323/2782-4039-2021-4-57-68.

12. Grachev V.A., Rozen A.E., Perelygin Yu.P., Kireev S.Yu., Los’ I.S., Rozen A.A. Accelerated Corrosion Tests of a New Class of Multilayer Metallic Materials with an Internal Protector // Russian Metallurgy (Metally). 2019. № 3. P. 247–256. DOI: 10.1134/S0036029519030030.

13. Розен А.Е., Корнеев А.Е., Хорин А.В., Прыщак А.В., Гуденко А.С., Розен А.А., Козлов Д.В. Структурообразование межслойных границ слоистого металлического материала при сварке взрывом // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2020. № 11. С. 41–45. DOI: 10.35211/1990-5297-2020-11-246-41-45.

14. Saikov I.V., Malakhov A.Y., Saikova G.R., Denisov I.V., Gulyaev P.Y. Influence of Explosive Welding Parameters on the Structure of Interface in Brass–Invar Thermobimetal // Inorganic Materials: Applied Research. 2020. Vol. 11. № 2. P. 448–452. DOI: 10.1134/S2075113320020331.

15. Malakhov A.Y., Saikov I.V., Denisov I.V. Brass–Invar Bimetal Interface in the Joint Formed by Explosive Welding // Russian Metallurgy (Metally). 2021. Vol. 2021. № 10. P. 1289–1293. DOI: 10.1134/S0036029521100219.

16. Батаев И.А., Лазуренко Д.В., Малютина Ю.Н., Никулина А.А., Батаев А.А., Матц О.Э., Кучумова И.Д. Сверхвысокие скорости охлаждения на границе свариваемых взрывом материалов и их влияние на формирование структуры зон перемешивания // Физика горения и взрыва. 2018. Т. 54. № 2. C. 122–130. DOI: 10.15372/FGV20180213.

17. Батаев И.А. Формирование структуры сваренных взрывом материалов: экспериментальные исследования и численное моделирование // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2017. № 4. C. 55–67. DOI: 10.17212/1994-6309-2017-4-55-67.

18. Мухутдинов А.Р., Гарифуллин Р.Ш., Ефимов М.Г., Вахидова З.Р. Моделирование процесса сварки взрывом с использованием Ansys autodyn // Взрывное дело. 2019. № 125-82. С. 65–73.

19. Маринин М.А., Хохлов С.В., Ишейский В.А. Моделирование режима протекания процесса сварки плоских листовых деталей взрывом // Записки Горного института. 2019. Т. 237. С. 275–280. DOI: 10.31897/pmi.2019.3.275.

20. Лось И.С. Оценка коррозионной стойкости многослойных металлических материалов // Вопросы материаловедения. 2016. № 3. С. 138–144.


Рецензия

Для цитирования:


Розен А.Е., Харина И.Л., Гуденко А.С., Прыщак А.В., Хорин А.В., Батрашов В.М., Гуськов М.С., Розен А.А., Козлов Д.В. Особенности структурообразования переходной зоны в слоистом композиционном материале, полученном сваркой взрывом. Frontier Materials & Technologies. 2022;(1):61-72. https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-61-72

For citation:


Rozen A.E., Kharina I.L., Gudenko A.S., Pryshchak A.V., Khorin A.V., Batrashov V.M., Guskov M.S., Rozen A.A., Kozlov D.V. Special aspects of structure formation of a transition zone in a layer composite produced by explosion welding. Frontier Materials & Technologies. 2022;(1):61-72. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-61-72

Просмотров: 173


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)