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

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The formation of a crystal structure and properties of a welded joint between a porous stainless steel plate and a solid plate of greater thickness with the use of nanomodifying additives has been experimentally investigated. To obtain a high-quality butt joint of the plates, the end layer of the solid plate was found to have been penetrated. The laser beam axis is shifted from the boundary of the plate joint by some distance, which is necessary to compensate the (material of) metal during the melting of the porous plate. The application of
nanomodifying additives reduces the grain size of the weld structure, which, in turn, has a positive effect on the mechanical properties of the resulting joint. The results of tensile strength tests have shown that the failure
of nanomodified samples, unlike unmodified ones, occurred only in the main porous metal. The average value of the tensile strength is 89.5 MPa.

About the authors

A. N. Cherepanov

Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: drozdov@itam.nsc.ru
Novosibirsk, 630090 Russia

V. O. Drozdov

Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: drozdov@itam.nsc.ru
Novosibirsk, 630090 Russia

A. A. Filippov

Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: drozdov@itam.nsc.ru
Novosibirsk, 630090 Russia

References

  1. 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.
  2. Федоров С.А., Митин А.В. Лазерная сварка фильтров из пористых сетчатых материалов // Сварочное производство. 1992. № 6. С. 13–14.
  3. 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.
  4. Голубенко Ю.В. Механизм и кинетика образования соединений разнотолщинных элементов при сварке лучом лазера // Сварочное производство. 2011. № 12. С. 29–31.
  5. 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.
  6. Еськов Б.Б., Лагунов Д.В., Лагунов В.С. Пористые материалы. Воронеж: Наука, 1995. 362 с.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. Ташев П., Алексиев Н., Манолов В., Черепанов А.Н. Наномодифицирование в процессах сварки и наплавки // Исследования наукограда. 2017. № 1(19). С. 16–21.
  12. 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.
  13. Еремин Е.Н. Применение наночастиц тугоплавких соединений для повышения качества сварных соединений из жаропрочных сплавов // Омский научный вестник. 2009. № 3. С. 63–67.
  14. 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.
  15. Карслоу Г.С., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. Пер. с англ. М.: Наука, 1964. 488 с.
  16. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1968. 484 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (641KB)
3.

Download (918KB)
4.

Download (179KB)
5.

Download (2MB)
6.

Download (1MB)
7.

Download (628KB)
8.

Download (85KB)
9.

Download (385KB)


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».