Mechanical Properties of Zirconium/Steel Bimetal Fabricated by Means of Explosive Welding at Varied Detonation Velocities

• Autorzy: Prażmowski M.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0198

Warianty tytułu

PL

Własności mechaniczne bimetalu cyrkon/stal wykonanego technologią zgrzewania wybuchowego przy różnych prędkościach detonacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper assesses the effect of various values of detonation velocity on the quality of the bond zone, and thus the properties of bimetal zirconium (Zr 700) - steel (P355NL). The research was carried out for as-bonded welds, i.e. immediately following explosion welding. The results of shearing, peeling and tensile tests as well as macro-scale structural analyses were presented. In order to determine the changes in the value of strain hardening, the microhardness measurements across the interface were carried out. Based on the performed analyses it can be claimed that, depending on the applied technological settings of welding, most cases displayed wavy bond with highly diversified parameters of the wave. The changes observed with the detonation velocity are non-monotonic. High detonation velocities favored the formation of waves with large height and length and strongly affect the increase of the volume of brittle melted zones. Increased volume of the melted regions results in strong decrease of strength properties of the clad. The analysis of strength test results allows claiming that a small volume of melted regions in the bond considerably improves the strength of the bond. As a result of explosion welding, strain hardening of the joined materials occurs near the interface. In the case of clad fabricated using high technological parameters the increase of strengthening and the depth of its influence in the interface area is observed.

PL

W pracy poddano ocenie wpływ zróżnicowanych wartości prędkości detonacji na jakość strefy połączenia, a tym samym własności bimetalu w układzie cyrkon (Zr 700) – stal (P355NL). Badania prowadzono dla złączy w stanie wyjściowym, tj. bezpośrednio po zgrzewaniu wybuchowym. Przedstawiono wyniki badań mechanicznych (próba ścinania, zginania bocznego, odrywania oraz rozciągania) oraz strukturalnych w skali makro. Obserwacje strukturalne w pobliżu strefy połączenia umożliwiły określenie charakterystyki granicy połączenia. W celu określenia zmian w wielkości umocnienia wykonano pomiary mikrotwardości w obszarze złącza, jak i warstwy nakładanej oraz podstawowej. W zależności od zastosowanych parametrów technologicznych procesu spajania uzyskano połączenie faliste o silnie zróżnicowanych parametrach fali. Zmiany obserwowane wraz ze wzrostem prędkości detonacji są niemonotoniczne. Duże prędkości detonacji sprzyjały tworzeniu się fali o dużej wysokości i długości oraz wyraźnemu wzrostowi udziału twardych i kruchych obszarów przetopień w strefie połączenia. Zwiększony udział obszarów przetopień powodował drastyczny spadek własności wytrzymałościowych platerów. Układy o optymalnej charakterystyce granicy połączenia oraz odpowiednio wysokich własnościach wytrzymałościowych otrzymano przy niskich wartościach prędkości detonacji. W wyniku procesu spajania następowało umocnienie obydwu łączonych materiałów w pobliżu granicy rozdziału.

Słowa kluczowe

EN

explosive welding; Zr/carbon steel clad; hardening; melted zone; intermetallic phases

PL

zgrzewanie wybuchowe; plater; hartowanie; cyrkon-stal; strefa połączenia; fazy międzymetaliczne

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 3
• Strony: 1137--1142
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Prażmowski M.

• Opole University of Technology, 5 Mikolajczyka Str., 45-271 Opole, Poland

Bibliografia

• [1] W. Walczak, Zgrzewanie wybuchowe metalii jego zastosowanie, Warszawa 1989, WNT (in polish).
• [2] Explosive welding, forming and compation, edited by Blazynski T. Z., Applied Science Publishers, London and New York.
• [3] M. Mazar Atabaki, 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 406, 330-344 (2010).
• [4] H. Dyja, A. Maranda, R. Trębiński, Technologie wybuchowe w inżynierii materiałowej, Częstochowa 2001, Wydawnictwo Wydziału Metalurgiii Inżynierii Materiałowej Politechniki Częstochowskiej (in polish).
• [5] H. Paul, M. Faryna, M. Prażmowski, R. Bański, Changes in the bonding zone of explosively welded sheets, Archives of Metalurgy and Materials 56, 443-474 (2011).
• [6] M. Prażmowski, H. Paul, The effect of stand-off distance on the structure and properties of zirconium – carbon steel bimetal produced by explosion welding, Archives of Metallurgy and Materials 57, 4, 1201-1210.