Введение к работе
Актуальность проблемы. 3 настоящее время в промышленности широкое применение при изготовлении титановых конструкций находят такие технологические процессы, как горячая прокатка, прессовка, штамповка, диффузионная сварка, спекание и т. п. предполагающие нагрев, приложение сжимающих давлений и изотермическую выдержку. При этом.в качестве инструмента, передающего давление на деталь служит оснастка, изготовляемая, как правило, из стали. В этих условиях между титановыми изделиями и стальным инструментом-оснасткой развивается целый ряд "ложных физико-химических проце> ов. приводящих к изменению давления газа в контактном зазоре, восстановлению оксидов на поверхностях металлов, развитию схватывания, образованию новых фаз и химических соединений и т. д. Все эти процессы ведут к изменению физико-химического состояния поверхности титановых изделий и технологической оснастки, что негативно сказывается на служебных характеристиках инструмента и, что особенно важно, изготавливаемых деталей, іак, при изготовлении тонкостенных слоистых конструкций из титана способом диффузионной сварки при температуре 1173 К и сжимающем давлении 2 МПа с использованием оснастки из аустенитной стали Х18Н10Т между изделием и технологическими листами развивается схватывание, из-за которого при отделении их друг от друга происходит недопустимая деформация конструкций и образование поверхностных дефектов, снижающих коррозионную стойкость и усталостную прочность изделий. В связи с этим повышение служебных характеристик изделий из титана, подвергаемых термомеханической обработке, является актуальной задачей, решение которой связано с изучением процессов, протекающих в контакте стальной ."оснастки с титаном.
Целью работы является повышение служебных характеристик титановых изделий, получаемых термомеханической обработкой за счет снижения реакционной способности инструмента к взаимодействию с титаном.
Научная новизна и практическая ценность работы состоит в том. что установлены кинетические закономерности и механизм взаимодействия титана с железом и сталью в условиях термомеханическоп обработкг в вакууме; выявлено влияние технологических параметров процесса на физико-химическое состояние поверхности изделий.
Обоснована возможность развития процесса понижения давления газа в контактном зазоре между стальной оснасткой и титаном до значений, при которых происходит диссоциация оксидов железа, находящихся на поверхности стали. -Предложена физическая модель и получено уравнение, списывающее процесс изменения давления газа в контактном зазоре между титаном и сталью в условиях термомеханической обработки и учитывающее влияние темпер.../уры, 'давления газа в вакуумной камере, времени.реализации процесса, исходного состояния поверхности. Обоснованы способы и режимы обработки технологической оснастки, используемой в качестве инструмента при проведении диффузионной сварки, способствующие повышению срока службы с іасткн и улучшению коррозионной стойкости титановых изделий в агрессивных средах.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Кинетические закономерности и механизм контактного и дистанционного восстановления оксидов на железе и стали Х18Н10Т в усовиях термомеханической обработки.
-
Модель изменения давления газа в контактном зазоре между титановыми изделиями и инструментом-оснасткой при термомеханической обработке.
-
Закономерности формирования диффузионных и охрупчепнных слоев на титане при термомеханической обработке с использованием стальной оснастки.
-
Способы и режимы химико-термичес!.. й обработки технологической оснастки (инструмента), применяемой при термомеханической обработки титановых изделий.
Апробация работы. Основные результаты докле. зались на научных семинарах кафедры оборудования и технологии сварочного производства ВГТУ, семинарах ИЗС им. Е.О. Патона, регионального межвузовского семинара: Процессы теплообмена в энергомашиностроении (г. Воронеж. 1995).
Публикации. 'По результатам работы опубликованы четыре статьи в журналах "Физико-х. мическая механика материалов".- 1993.- N3.-С.23-27; "Автоматическая сварка".- 1993.- N2,- С. 19-23; "Журнал физической химии".- 1993,- т.67, N7.- С. 1369-1372; "Защита металлов".- 19:- - Т. 30, N8.- С. 486-489.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения. пяти глав, вклю .ающих обзор литературы, методику выполнения работы, теоретическую и эксперк; стальную часть, рекомендации по ;;с-полі-зованию исследованных материалов, общие выводы, список литературы, состоящий из 99 библиографических источников и приложения. Объем диссертации - 148 страниц машинописного текста, 62 рисунка, 9 таблиц.