ВВЕДЕНИЕ 4
1 Обзор литературы 6
1.1 Титан и его свойства 6
1.2 Алюминий и его свойства 8
1.3 Никель и его свойства 10
1.4 Структура и свойства фаз системы титан - алюминий 12
1.5 Структура и свойства фаз системы никель - алюминий 15
2 Методики исследований и испытаний 18
2.1 Методики изготовления образцов 18
2.1.1 Образцы алюминий - титан 18
2.1.2 Образы никель - алюминий 19
2.2 Методы металлографического контроля 21
2.3 Измерение микротвердости 24
2.4 Рентгенофазовый анализ 25
2.5 Испытание на одноосное статическое растяжение 27
3 Исследовательская часть 28
3.1. Исследование структуры и свойств в зоне контакте алюминия и титана 28
3.1.1 Результаты металлографических исследований 28
3.1.2 Результаты рентгенографических исследований 30
3.1.3 Результаты механических испытаний 38
3.2 Исследование структуры и свойств в зоне контакта никеля и алюминия 40
3.2.1 Результаты металлографических исследований 40
3.2.2 Результаты рентгенографического анализа 46
3.2.3 Результаты измерений микротвердости 49
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
Титан и сплавы на его основе широко используются в различных отраслях промышленного производства. Это обусловлено уникальными физикомеханическими свойствами данных материалов. Титан превосходит алюминиевые сплавы и стали по удельно-прочностным характеристикам и по коррозионной стойкости. Титановые сплавы обеспечивают сочетание высокой прочности и высокой пластичности с относительно низкой плотностью. Одной из наиболее перспективных отраслей для применения титановых сплавов с интерметаллическим упрочнением является машиностроение. Для повышения мощности авто-мобильных двигателей необходимо уменьшить массу деталей возвратно-поступательных систем без потери прочности, что достигается применением жаропрочных и высокопрочных титановых сплавов. В автомобилестроении из данных материалов могут быть изготовлены: несущее конструкции; наиболее ответственные детали двигателя (клапаны, шатуны, кулачковые валы, болты, кривошипные валы); компоненты ходовой части, такие как элементы трансмиссий (шестерни, валы, сателлиты, болты) и элементы сцепления (корпусы, диски сцепления); теплообменники, системы выхлопных газов, радиаторы, пружины клапанов и шасси и ряд других деталей. По жаропрочности и уровню рабочих температур сплавы на основе интерметаллидов титана значительно превосходят алюминиевые и магниевые сплавы и практически могут успешно конкурировать со сталями. Данные материалы показывают эффективную работоспособность при температурах 700 - 800°С. Эксплуатация сплавов на основе интерметаллидов при температурах ниже 600°С является неэффективной в связи с хрупким разрушением материала. Нагрев в диапазоне от 600°С до 750°С способствует резкому увеличению пластичности интерметаллида с сохранением его прочности. Это позволяет использовать их в авиационной и космической промышленности.
Композиционным материалам на основе никеля и алюминия уделяется особое внимание материаловедов и разработчиков современной техники. Особый интерес к ним обусловлен тем, что при нагреве на границе сопряжения никеля и алюминия образуются интерметаллидные соединения. Большинство интерметаллидов характеризуется высокой твердостью и жесткостью, благодаря чему они эффективно выполняют функцию упрочняющей фазы в композитах типа «металл - интерметаллид» и оказывают существенное влияние на комплекс его механических и эксплуатационных характеристик. Слоистые металл- интерметаллидные композиты представляют собой перспективные материалы, характеризующиеся уникальным сочетанием механических свойств.
1. Показано что при получении многослойного композита титан - алюминий сваркой взрывом происходит активное взаимодействие исходных компонентов и формирование значительных прослоек интерметаллидных фаз.
2. Методом расшифровки картин дифракции рентгеновских лучей показано что после сварки взрывом фазовый состав композита описывается следующими Al, Ti, AlTi, AhTi. Показано что при нагреве до 300 градусов состав характеризуется следующими, фазами Al, Ti, Th.3Al, AhTi. При нагреве до 600 градусов в течении 7 часов фазовый состав описывается следующими фазами Al, Ti, TiAl,
3. Испытания механических свойств на статические напряжения трех и пятислойных образцов показали, что свойства пятислойного образца составили предел текучести 231,10 МПа предел прочности 336,78 Мпа, а свойства трехслойного в несколько раз меньше.
4. Показано что при получении многослойного композита никель - алюминий при статическом и динамическом взаимодействии в гидравлическом прессе исходных компонентов происходит формирование интерметаллидных фаз.
5. Методом расшифровки картин дифракции рентгеновских лучей и анализа энергодисперсионных спектров показано что после динамической нагрузки фазовый состав композита описывается следующими фазами: AlNi, NhAh. Методом расшифровки картин дифракции рентгеновских лучей и анализа энергодисперсионных спектров показано что после статической нагрузки фазовый состав композита описывается следующими фазами: NhAl, AhNi5, AlNi, Al3Ni.
6. Выполнен предварительный анализ фазовых изменений многослойных композитов с помощью диаграмм состояний и данных о энергиях образования фаз, полученных из литературных источников.
