graduate student
магистрант
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), leading researcher
доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник
Master of Engineering and Technology, junior researcher
магистр техники и технологии, младший научный сотрудник
Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, Director
доктор физико-математических наук, профессор, директор
The authors studied the solidphase joining of the PT3V (Ti-4.2Al-1.6V) titanium alloy and 12H18N10T stainless steel through the nanostructured interlayer of Ni-2 % Cr alloy. In the process of joining at the temperatures of 650, 700, 750 and 800 °C, the Ti2Ni, TiNi and TiNi3 intermetallic layers are formed in the contact zone. It is known, that during pressure welding of the titanium alloy and nickel, the solid layers of these intermetallides are formed at the bond interface. The destruction occurs just along these layers. The most probable cause of destruction is a jump of the coefficient of thermal expansion (CTE) during the austenitic-martensitic transformation with the TiNi layer formation, which results in the cracks in the adjacent brittle Ti2Ni and TiNi3 layers at the stage of cooling from the welding temperature. The alloying of TiNi with chromium within 1–2 % leads to the significant decrease in the temperature range of austenitic-martensitic transformation.
At the TiNi3/Ni-2 % Cr interface, a thin TiCr2 layer is formed, which prevents the diffusion of chromium and nickel into the Ti2Ni, TiNi, and TiNi3 intermetallic layers. This leads to the formation of thinner layers of intermetallides at the PT3V/Ni-2 % Cr contact zone. The application of Ni-2 % Cr alloy led to the alloying of TiNi intermetallic chromium in the amount of 0.2–0.6 at % that lowered the temperature of austenitic-martensitic transformation below the room temperature and changed the appearance and location of cracks in the weld seam. When applying the Ni-2 % Cr alloy interlayer the greatest tensile strength of 390±20 MPa is achieved after welding at T=700 °C during 20 min. The increase of holding time at the temperature of 700 °C or the increase of temperature lead to the strength reduction.
Исследовали твердофазное соединение титанового сплава ПТ3В (Ti-4.2Al-1.6V) и стали 12Х18Н10Т через наноструктурную прослойку из сплава Х2Н98. В процессе соединения при температурах 650, 700, 750 и 800 °С в зоне контакта образуются слои интерметаллидов Ti2Ni, TiNi, TiNi3. Известно, что при сварке давлением титанового сплава и никеля на границе образуются сплошные слои этих интерметаллидов. Именно по этим слоям и происходит разрушение. Наиболее вероятной причиной разрушения является скачок коэффициента термического расширения (КТР) при аустенитно-мартенситном превращении с образованием слоя TiNi, в результате которого на стадии охлаждения с температуры сварки в соседних хрупких слоях Ti2Ni и TiNi3 образуются трещины. Легирование сплава TiNi хромом в пределах 1–2 % приводит к значительному снижению температурного интервала аустенитно-мартенситного превращения.
На границе TiNi3/Х2Н98 происходит образование тонкого слоя TiCr2, препятствующего диффузии хрома и никеля в формирующиеся слои интерметаллидов Ti2Ni, TiNi и TiNi3. Это приводит к формированию более тонких слоев интерметаллидов в зоне соединения ПТ3В/Х2Н98, чем при сварке через никелевую прослойку. Применение сплава Х2Н98 привело к легированию интерметаллида TiNi хромом в количестве 0,2–0,6 ат. %, что, по-видимому, снизило температуру аустенитно-мартенситного превращения ниже комнатной температуры, изменило вид и местоположение трещин в сварном шве. При использовании прослойки из сплава Х2Н98 наибольшая прочность на растяжение ϭВ=390±20 МПа достигается после сварки при Т=700 °C, 20 мин. Повышение времени выдержки при 700 °C или увеличение температуры приводят к снижению прочности.