Wpływ wybranych parametrów zgrzewania wybuchowego na własności oraz strukturę bimetalu cyrkon-stal węglowa

• Autorzy: Prażmowski M. , Paul H. , Bański R.

Warianty tytułu

EN

The effect of selected parameters of explosion welding on the properties and structure of zirconium-carbon steel bimetallic strips

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zgrzewanie wybuchowe metali jest procesem o dużym znaczeniu technologicznym dla możliwości produkcji nowoczesnych kompozytów metalowych. Jednakże dobór parametrów zgrzewania nie jest sprawą prostą. W pracy poddano ocenie wpływ zróżnicowanych wartości prędkości detonacji oraz odległości blach, na jakość strefy połączenia w układzie cyrkon (Zr 700)-stal węglowa (P265GH). Badania prowadzono dla złączy w stanie wyjściowym, tj. bezpośrednio po zgrzewaniu wybuchowym. Przedstawiono wyniki badań mechanicznych, strukturalnych oraz analizę jakościową i ilościową warstwy przetopień. Zastosowanie elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM) pozwoliło na wstępną identyfikację formujących się faz. W celu określenia zmian w wielkości umocnienia wykonano pomiary mikrotwardości zarówno w obszarze złącza, jak i obydwu łączonych płyt. Otrzymane wyniki pozwoliły na stwierdzenie, że dla założonych parametrów spajania możliwe jest uzyskanie bimetalu Zr-stal węglowa o właściwościach spełniających wymagania normy. Przeprowadzona analiza metalograficzna pozwala stwierdzić, że odległość pomiędzy płytami ma wpływ na charakterystykę granicy połączenia oraz ilość warstwy przetopionej. Mniejsze odległości sprzyjają powstawaniu fal o mniejszych parametrach (długości oraz wysokości) natomiast większe pozwalają uzyskać połączenie o wyraźnie zarysowanym, powtarzającym się charakterze falistym, lecz jednocześnie sprzyjają zwiększeniu ilości warstwy przetopień. Również odległość początkowa pomiędzy łączonymi materiałami sprzyja umocnieniu w obszarach bezpośrednio przyległych do granicy połączenia. Obserwacje z zastosowaniem SEM udokumentowały, że miejsce występowania fazy przetopionej oraz kształt obszaru przetopień są silnie uzależnione od parametrów technologicznych procesu. Analiza składu chemicznego pozwoliła na identyfikację trzech dominujących faz w strefie przetopienia, tj. FeZr, FeZr2 oraz Fe2Zr3.

EN

Explosive welding of metals is a process of great technological significance in terms of modern metal composites manufacturing possibilities Nevertheless, selecting welding parameters is not an easy task. This paper assesses the effect of various values of detonation velocity and distance of sheets on the quality of the bond zone in zirconium (Zr 700)-carbon steel (P265GH) structure. The research was carried out for initial state bonds, i.e. immediately following explosion welding. The results of mechanical and structural investigations as well as qualitative and quantitative analyses of the intermediate layers were presented. Using scanning electron microscopy (SEM) allowed the initial identification of the forming phases. In order to determine changes in the value of strengthening, microhardness tests of both the weld and the joined plates were performed. The results received allowed to conclude that for the assumed parameters it is possible to obtain Zr/(carbon steel) bi-metallic strips with properties meeting the standard's requirements. Performed metallographic analysis shows that the stand?off distance affects the quality of the welded sheets as well as the quantity of the transition zones near the interface. Smaller distance promotes the formation of waves with lower parameters (of length and height), whereas greater distances allow forming the bond of a more pronounced, repetitive wavy character, however, increasing the quantity of the transition zones at the same time. Also, the initial distance between the materials to be joined makes for the strengthening in the areas adjacent to the interface. SEM observations proved that the location of the intermetallic phase and the shape of the transition zone are strictly dependent on technological parameters of the process. The analysis of the chemical composition allowed to recognize three main intermetallic phases in the intermediate layer, i.e. FeZr, FeZr2 and Fe2Zr3.

Słowa kluczowe

PL

cyrkon; stal węglowa; zgrzewanie wybuchowe; strefa przetopień; fazy międzymetaliczne

EN

carbon steel; zirconium; explosion welding; interface; intermetallic phases

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 56, nr 11
• Strony: 697--703
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Prażmowski M.

autor

Paul H.

autor

Bański R.

• Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Opole

Bibliografia

• 1. Dyja H., Maranda A., Trębiński R.: Technologie wybuchowe w inżynierii materiałowej. Częstochowa 2001, Wydaw. Wydziału Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Politechniki Częstochowskiej.
• 2. Walczak W.: Zgrzewanie wybuchowe metali i jego zastosowanie. Warszawa 1989, WNT.
• 3. Mazar Atabaki M.: Microstructural evolution in the partial transient liquid phase diffusion bonding of Zircalloy‐4 to stainless steel 321 using active titanium filler metal. Journal of Nuclear Materials 2010, nr 406, s. 330-344.
• 4. Paul H., Miszczyk M., Prażmowski M., Szulc Z.: Analiza zmian w warstwie połączenia płyt Al/Cu spajanych wybuchowo. Inżynieria Materiałowa 2010, nr 5, s. 1339-1346.
• 5. Paul H., Faryna M., Prażmowski M., Bański R.: Changes in the bonding zone of explosively welded sheets, Archives of Metalurgy and Materials, Vol 56, 2011 s. 443‐474.