INVESTIGATION OF THE GROWTH AND DISSOLUTION OF THE OXIDE PHASE ON TITANIUM WHEN HEATING DURING ITS HIGH-TEMPERATURE TREATMENT
Authors: Батаронов И.Л. , Пешков В.В. , Селиванов В.Ф. , Шурупов В.В. 
Published: May 2021

Получение прочных диффузионно-сварных соединений поверхностно активных металлов связано с ростом и растворением оксидных пленок на контактных поверхностях. При этом процесс образования оксидов может протекать по различным механизмам. При высокотемпературном нагреве титановых сплавов при диффузионной сварке, реализуемой в вакууме, имеет место активное взаимодействие металла с остаточными газами вакуумированного пространства. Образующиеся оксидные пленки препятствуют физическому контакту и дальнейшему развитию качественного неразъемного соединения деталей. Ввиду быстротечности роста и растворения окислов на соединяемых поверхностях и невозможности в динамике количественно оценить их величину предложено физико-математическое моделирование процесса роста и растворения оксидов, позволяющее определить время и температуру нагрева поверхностей, при которых возможно приложение сварочного давления к контактным поверхностям, свободным от оксидов. Построенные на основе полученных математических выражений графики позволяют определить характер изменения толщины оксидной пленки. На основании анализа графических зависимостей установлено, что уменьшение толщины оксидов, вплоть до их практически окончательного удаления, зависит от скорости нагрева. При большей скорости нарастания температуры образуется меньший слой оксидов. Такая же ситуация прослеживается при увеличении степени вакуумирования в герметичной камере. Для практических задач установленные математические и графические данные позволяют определить технологические схемы и условия, при которых становится возможным сведение в контакт соединяемых поверхностей деталей из титана, когда их поверхности деблокированы от оксидов, что, в свою очередь, определяет качество и надежность диффузионно-сварного соединения
The production of strong diffusion-welded joints of surfactants is associated with the growth and dissolution of oxide films on the contact surfaces. In this case, the process of formation of oxides can proceed by various mechanisms. At high-temperature heating of titanium alloys during diffusion welding, implemented in a vacuum, there is an active interaction of the metal with the residual gases of the evacuated space. The resulting oxide films prevent physical contact and the further development of a high-quality solid connection of parts. Due to the transience of the growth and dissolution of oxides on the connected surfaces and the inability to quantify their value in dynamics, we proposed a physical and mathematical modeling of the process of growth and dissolution of oxides, which allows us to determine the time and temperature of heating surfaces at which welding pressure can be applied to the contact surfaces free of oxides. Based on the analysis of graphical dependencies, we found that the reduction in the thickness of the oxides, up to their almost final removal, depends on the heating rate. At a higher rate of temperature rise, a smaller layer of oxides is formed. The same situation is observed when increasing the degree of vacuuming in a sealed chamber. For practical tasks, the established mathematical and graphical data allow us to determine the technological schemes and conditions under which it becomes possible to bring the connected surfaces of titanium parts into contact when their surfaces are unblocked from oxides, which, in turn, determines the quality and reliability of the diffusion-welded joint