Przemiany fazowe w strefie połączenia blach zgrzewanych z wykorzystaniem energii wybuchu

Paul, H.; Prażmowski, M.; Morgiel, J.; Faryna, M.; Skuza, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Przemiany fazowe w strefie połączenia blach zgrzewanych z wykorzystaniem energii wybuchu

Autorzy

Paul H. , Prażmowski M. , Morgiel J. , Faryna M. , Skuza W.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Phase transformations in the bonding zone of explosively welded sheets

Języki publikacji

Abstrakty

W artykule analizowano zmiany, jakie dokonują się w warstwach pośrednich dwu- warstwowych układów na bazie stali (węglowej i austenitycznej) pokrywanej metalami reaktywnymi: Ta, Zr, Ti oraz aluminium pokrywanym miedzą. Zmiany mikrostruktury, składu chemicznego i fazowego jak też zachowanie umocnieniowe badano na próbkach w stanie po spojeniu wykorzystując zaawansowane techniki obrazowania i pomiaru składu chemicznego w skaningowej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. W prowadzonej analizie kluczowe są transformacje wywołane dynamicznymi zmianami temperatury. W makro- skali proces spajania prowadzi do miejscowego nadtopienia łączonych metali. Obecność stref przetopień krytycznie wpływa na własności mechaniczne i fizyczne platerów. Zaobserwowano, że w prawidłowo wykonanym platerze, oprócz wyraźnie zarysowanych stref przetopień (grubości od kilku do kilkunastu μm) zawsze występuje pomiędzy łączonymi metalami cienka warstwa strefy przetopionej (grubości kilkudziesięciu nanometrów) determinująca wystąpienie trwałego spojenia. Ekstremalnie duże szybkości chłodzenia sprzyjają formowaniu się w strefie przetopień faz amorficznych lub mieszaniny amorficzno/(ultra drobnokrystalicznej) o składach chemicznych dalekich od tych, jakie są właściwe fazom krystalizującym w warunkach stacjonarnych. W procesie wygrzewania platerów fazy amorficzne ulegają przemianie skutkującej pojawieniem się mikrostruktury drobnokrystalicznej.

The layers near the interface of explosively welded plates were investigated by means of microscopic observations with the use of scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopes (thin foils were prepared using Focus Ion Beam technique) equipped with energy dispersive spectrometer (EDX). Metal compositions based on steels and Ti, Zr, Ta and Cu on Al were analyzed. The study was focused on the identification of intermetallic phases inside the melted zones, the extent of melt mixing and interdiffusion between the bonded metals, as well as the changes in the dislocation structure. Electron diffractions and the TEM/EDX chemical composition measurements revealed presence of both stable and metastable phases. The crystalline or glassy nature of the solidified melt strongly depends on the chemical composition of the bonded sheets; dendrites were observed in the melted zone of the Al/Cu clad, whereas the amorphous phases and the nano- grains were identified in the bonding zone of the steel (carbon or stainless)/Zr, (carbon steel)/Ti and (stainless steel)/Ta clads. The elongated shape of the (sub)grains with the randomly distributed dislocations inside them, observed in the plates near the interface of all the metal compositions, clearly indicated that during welding deformation processes were prevailing over the softening ones.

Słowa kluczowe

spajanie wybuchowe metale reaktywne przemiany fazowe fazy międzymetaliczne SEM & TEM

explosive bonding reactive metals phase transformations intermetallic inclusion transmission and scanning electron microscopy

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Rudy i Metale Nieżelazne

Rocznik

2013

Tom

R. 58, nr 11

Strony

603--610

Opis fizyczny

Bibliogr. 14 poz., il.

Twórcy

autor

Paul H.

h.paul@imim

Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, PAN, Kraków

autor

Prażmowski M.

Politechnika Opolska, Wydział Mechaniczny, Opole

autor

Morgiel J.

Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, PAN, Kraków

autor

Faryna M.

Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, PAN, Kraków

autor

Skuza W.

Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, PAN, Kraków

Bibliografia

1. Blazynski T. Z.: Explosive Welding, Forming and Compaction, Applied Science Publishers LTD, New York, 1983.
2. Akbari Mousavi S. A. A., Al-Hassani S. T. S., Atkins A. G.: Materials and Design, 2008, t. 29, s. 1334-1352.
3. Findik F.: Materials and Design, 2011, t. 32, s. 1081-1093.
4. Yang Y., Wang B., Xiong J.: J. Mat. Sci., 2006, t. 41, s. 3501-3505.
5. Song J., Kostka A., Veehmayer M., Raabe D.: Mat. Sci. Engn. A528, 2011, s. 2641-2647.
6. Paul H., Lityńska-Dobrzyńska L., Prażmowski M.: Metall. Mater. Trans. A, 2013, t. 44A, s. 3836-3851.
7. Paul H., Faryna M., Prażmowski M., Bański R.: Arch. Metall. Mater., 2011, t. 56, s. 463-474.
8. Kelton K. F., Greer A. L.: Non-Crystalline Solids, 1986, t. 79, s. 295-309.
9. Paul H., Miszczyk M., Prażmowski M.: Mat. Sci. Forum, 2012, t. 702-703, s. 603-606.
10. Karolczuk A., Kowalski M., Bański R., Żok F.: International Journal of Fatigue, 2013, t. 48, s. 101-108.
11. Prażmowski M., Paul H., Rozumek D., Marcisz E.: Key Engineering [2014, będzie opublikowane].
12. Paul H.: Mater. Sci. Forum [2013, będzie opublikowane].
13. Prażmowski M., Paul H., Morgiel J.: Obróbka plastyczna metali. Metal Forming [2014, będzie opublikowane].
14. Prażmowski M., Paul H., Bański R.: Rudy Metale 2011, t. 56, nr 11, s. 697-703.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-b64ce572-7899-4f29-bf5d-46016f5c403e