Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия:

Л. М. Гуревич, заведующий кафедрой «Материаловедение и композиционные материалы», доцент, докт. техн. наук, эл. почта: mv@vstu.ru
В. Н. Арисова, доцент кафедры «Материаловедение и композиционные материалы», канд. техн. наук
А. Ф. Трудов, доцент кафедры «Материаловедение и композиционные материалы», канд. техн. наук
В. О. Харламов, доцент кафедры «Материаловедение и композиционные материалы», канд. техн. наук

В работе приведены результаты исследований пятислойного композиционного материала, состоящего из трех
слоев титанового сплава ВТ20 и двух слоев нержавеющей стали 08Х18Н10Т после сварки взрывом (СВ) и последующих переделов, включающих горячую прокатку (ГП) и термическую обработку (ТО) при температурах 800, 850 и 900 °C со временем выдержки от 1 до 100 ч для формирования слоистого интерметаллидного композита (СМИК), обладающего сочетанием пластичных слоев исходных сплавов и контактирующих с ними интерметаллидных прослоек, наличие которых обеспечивает необходимые прочностные характеристики при повышенных температурах. Изучены структура, микротвердость, химический состав диффузионных зон композита с использованием оптической и электронной микроскопии, рентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализов. Показано, что после СВ зоны соединения имеют характерный волнообразный профиль с участками оплавленного и закристаллизованного металла — оплавы, которые представляют собой твердые растворы на базе титана, железа и интерметаллида Cr(Fe)₂Ti. Горячая прокатка и ТО при указанных режимах привели к протеканию диффузионных процессов в основном элементов стали в титановый сплав, в результате чего сформированы диффузионные прослойки, прилегающие к стали и титановому сплаву, состав и толщина которых зависят от температуры и времени выдержки при определенных соотношениях химических элементов и фазового состава.

1. Трыков Ю. П., Гуревич Л. М., Шморгун В. Г. Титаностальные композиты и соединения : монография. — Волгоград : Волгоградский государственный технический университет, 2013. — 344 с.
2. Гуревич Л. М., Шморгун В. Г., Слаутин О. В., Богданов А. И. Слоистые интерметаллидные композиты и покрытия. — М. : Металлургиздат, 2016. — 346 с.
3. Varin R. A., Winnicka M. B. Plasticity of structural intermetallic compounds // Materials Science and Engineering: A. 1991. Vol. 137. P. 93–103.
4. Sonti K. S., Dash B., Vamsi K. V., Bandyopadhyay H., Ravisankar B. et al. Deformation behavior of Al/Cu in-situ metal-intermetallic laminates at low and high strain rates // Journal of Alloys and Compounds. 2021. Vol. 873. P. 159767.
5. Квашенкина О. Е., Эйдельман Е. Д., Осипов В. С. и др. Оценка максимального поперечного размера многослойных биметаллических пленок для протекания в них самораспространяющегося высокотемпературного синтеза на примере структуры Ni/Al // Журнал технической физики. 2020. Т. 90. № 7. С. 1189–1194.
6. Wang H., Zhu C., Vecchio K. S. Deformation and fracture evolution of FeAlbased metallic-intermetallic laminate (MIL) composites // Acta Materialia. 2020. Vol. 194. P. 496–515.
7. Zhang J. Synthesis of γ-TiAl foils and sheets by innovative reactive diffusion methods from elemental Ti and Al // Intermetallics. 2010. Vol. 18. No. 12. P. 2292–2300.
8. Рыбин В. В., Семенов В. А., Семенов А. Н. и др. Микроструктура биметаллического соединения титановый сплав — орторомбический алюминид титана (диффузионная сварка) // Вопросы материаловедения. 2004. № 2. С. 47–60.
9. Рыбин В. В., Сидоров И. И., Гринберг Б. А. и др. Микроструктура биметаллического соединения титан — орторомбический алюминид титана (сварка взрывом) // Вопросы материаловедения. 2004. Т. 38. № 2. С. 61–71.
10. Трыков Ю. П., Гуревич Л. М., Арисова В. Н. Диффузия в слоистых композитах : монография. — Волгоград : Волгоградский государственный технический университет, 2006. — 402 с.
11. Дидык Р. П., Козечко В. А. Формирование многослойных конструкций сваркой взрывом // Черные металлы. 2016. № 7. С. 66–70.
12. Кузьмин С. В., Лысак В. И., Хаустов С. В. и др. Об основных принципах проектирования режимов сварки взрывом металлических слоистых композитов // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2006. № 9. С. 4–15.

13. Хаустов С. В., Лысак В. И., Кузьмин С. В. и др. Программное обеспечение расчета параметров соударения в многослойных системах металлических пластин // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2017. № 13. С. 5–22.
14. Трыков Ю. П., Шморгун В. Г. Свойства и работоспособность слоистых композитов : монография. — Волгоград : Волгоградский государственный технический университет, 1999. — 190 с.
15. Кобелев А. Г., Лысак В. И., Чернышев В. Н., Быков А. А., Востриков В. П. Производство металлических слоистых композиционных материалов. — М. : Интермет Инжиринг, 2002. — 496 с.
16. Кобелев А. Г., Потапов И. Н., Кузнецов Е. В. Технология слоистых металлов. — М. : Металлургия, 1991. — 247 с.
17. Гуревич Л. М., Арисова В. Н., Изюмский В. А. Моделирование напряженно-деформированного состояния сваренного взрывом пятислойного титаностального композита после горячей прокатки // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2020. № 6. С. 62–67.
18. Mousavi A. A. A., Al-Hassani S. T. S. Numerical and experimental studies of the mechanism of the wavy interface formations in explosive/impact welding // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2005. Vol. 53. P. 2501–2528.
19. Carton E. Wave forming mechanisms in explosive welding // Materials Science Forum. 2004. Vol. 465–466. P. 219–224.
20. Wachowski M. G., Slezak T., Płocinski T., Kurzydłowski K. J. The Effect of Heat Treatment on the Microstructure and Properties of Explosively Welded Titanium-Steel Plates // Journal of Materials Engineering and Performance. 2017. Vol. 26. P. 945–954.
21. Mei Z., Yan Y. W., Cui K. Effect of matrix composition on the microstructure of in situ synthesized TiC particulate reinforced iron-based composites // Materials Letters. 2003. Vol. 57. P. 3179.
22. Hai-Tao Jiang, Xiao-Qian Yan, Ji-Xiong Liu, Xiao-Ge Duan. Effect of heat treatment on microstructure and mechanical property of Ti−steel explosive-rolling clad plate // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014. Vol. 24. P. 697–704.
23. ГОСТ 19807–91. Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки. — Введ. 01.07.1992. — М. : Издательство стандартов, 1991.
24. ГОСТ 5632–2014. Нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. — Введ. 01.01.2015. — М. : Издательство стандартов, 2014.
25. Лякишев Н. П. Диаграммы состояния двойных металлических систем : справочник в 3 т. Т. 2. — М. : Машиностроение, 1997. — 1024 с.