The Effect of TiN Nanoparticles on the Structure and Mechanical Properties of the Porous–Solid Steel Joint Formed
by Laser-Beam Welding

A. N. Cherepanov; Черепанов А. Н.; V. O. Drozdov; Дроздов В. О.; A. A. Filippov; Филиппов А. А.

doi:10.31857/S0015323022600848

Влияние наночастиц TiN на структуру и механические свойства лазерного соединения пористой стали с монолитной

Авторы: Черепанов А.Н.¹, Дроздов В.О.¹, Филиппов А.А.¹
Учреждения:
1. Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
Выпуск: Том 124, № 4 (2023)
Страницы: 430-435
Раздел: ПРОЧНОСТЬ И ПЛАСТИЧНОСТЬ
URL: https://journals.rcsi.science/0015-3230/article/view/139413
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323022600848
EDN: https://elibrary.ru/VHTNIT
ID: 139413

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Экспериментально исследовано формирование кристаллической структуры и свойств сварного соединения пористой пластины из нержавеющей стали с монолитной пластиной большей толщины с использованием наномодифицирующих добавок. Установлено, что для получения качественного соединения пластин встык необходимо сквозное проплавление торцевого слоя монолитной пластины. При этом ось лазерного луча смещается от границы стыка пластин на некоторое расстояние, необходимое для компенсации металла в процессе плавления пористой пластины. Применение наномодифицирующих добавок повышает дисперсность структуры шва, что, в свою очередь, положительно сказывается на механических характеристиках получаемого соединения. Результаты испытаний прочности на разрыв показали, что разрушение наномодифицированных образцов, в отличие от немодифицированных, происходило только по основному пористому металлу. Среднее значение предела прочности составляло 89.5 МПа.

Ключевые слова

лазерная сварка, пористый металл, наномодифицирование, нанопорошок, кристаллическая структура, прочность на растяжение

Список литературы

Hammel E., Ighodaro O.L.-R., Okoli O.I. Processing and properties of advanced porous ceramics: an application based review // Ceram. Int. 2014. V. 40. № 10. P. 15 351–15 370.
Федоров С.А., Митин А.В. Лазерная сварка фильтров из пористых сетчатых материалов // Сварочное производство. 1992. № 6. С. 13–14.
Гаврилов Г.Н., Хренов В.А., Беляев Е.С. Исследования структуры и свойств лазерных сварных соединений коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т и пористого проницаемого проката из карбонильного порошка никеля // Технология металлов. 2010. № 10. С. 30–35.
Голубенко Ю.В. Механизм и кинетика образования соединений разнотолщинных элементов при сварке лучом лазера // Сварочное производство. 2011. № 12. С. 29–31.
Bezginov R.O., Krektuleva R.A., Mishin M.A., Cherepanov O.I., Cherepanov R.O. Numerical and Experimental Study of the Weld Joints Formation in Welding Foam Materials // International Conference on Physical Mesomechanics of Multilevel Systems. 2014. AIP Conf. Proc. 2014. V. 1623. P. 63–66.
Еськов Б.Б., Лагунов Д.В., Лагунов В.С. Пористые материалы. Воронеж: Наука, 1995. 362 с.
Новиков Ю.М., Александров Л.Г., Богданов А.А. Проницаемые структуры на основе комбинированного пористого сетчатого металла и сварочная технология производства изделий из них для двигательных установок космических летательных аппаратов // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2019. № 3. С. 35–45.
Biffi C.A., Casati R., Previtali B., Tuissi A. Microstructure and mechanical properties of laser welded beads realized for joining CuZn open cellular foams // Materials Letters. 2016. V. 181. P. 132–135.
Wang K., Jiang H.Y., Jia Y.W., Zhou H., Wang Q.D., Ye B., Ding W.J. Nanoparticle-inhibited growth of primary aluminum in Al–10Si alloys // Acta Mater. 2016. V. 103. P. 252–263.
Оришич А.М., Черепанов А.Н., Шапеев В.П., Пугачева Н.Б. Наномодифицирование сварных соединений при лазерной сварке сплавов. Новосибирск: Сибирское научное издание, 2014. 252 с.
Ташев П., Алексиев Н., Манолов В., Черепанов А.Н. Наномодифицирование в процессах сварки и наплавки // Исследования наукограда. 2017. № 1(19). С. 16–21.
Cherepanov A.N., Drozdov V.O., Mali V.I., Malikov A.G. Studying the Laser Welding of Porous Metals with the Application of Compact Inserts and Nanopowders // Phys. Met. Metal. 2021. V. 122. № 3. P. 301–306.
Еремин Е.Н. Применение наночастиц тугоплавких соединений для повышения качества сварных соединений из жаропрочных сплавов // Омский научный вестник. 2009. № 3. С. 63–67.
Drozdov V.O., Chesnokov A.E., Cherepanov A.N., Smirnov A.V. Investigation of the formation of nano-structured composite powders in a plasma jet // Thermophysics and Aeromechanics. 2019. V. 26. № 5. P. 739–744.
Карслоу Г.С., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. Пер. с англ. М.: Наука, 1964. 488 с.
Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1968. 484 с.