Исследование соединения композитного материала Ti-Al, полученного сваркой взрывом

нанокомпозитов, иллюстрируемых примерами. Обсуждается также применение для этих целей некоторых методов и программного обеспечения, разработанных с участием авторов [2-4].

X-ray diffraction methods, along with high resolution electron microscopy and group of spectroscopic methods, are among the main for diagnostic of nanomaterials phase composition and structure [1]. However, the complexity and specific properties of nanocrystalline objects make them very difficult in point of diffraction pattern modeling relative to conventional powder diffraction techniques. Therefore, a lag in the development of X-ray phase and structural analysis of nanocrystalline systems is detected, although they are now actively being developed. The paper presents an overview of a number of current approaches, equipment and software for X-ray phase diagnostics, quantitative phase (QXRD) and Rietveld full-profile analysis, small-angle (SAXS) and wide-angle (WAXS) scattering, and others for the phase composition and structure of the multiphase nanomaterials and nano-composites identification. The application of mentioned approaches is illustrated for different examples. The use of some methods and software developed with the author's participation for this purpose is also discussed [2-4].

Библиографические ссылки

1. Tim G. Fawcett et al. The Analysis of Nanomaterials by Powder Diffraction // XII International Conference on Nanostructured Materials (NANO 2014). M., 2014.

2. Yakimov Y. I., Solovyov L. A., Zaloga A. N., Yakimov I. S. DDMSuite - a powder diffraction full-profile analysis system // Acta Cryst. 2010. A66. P. 316.

3. Якимов И. С. Метод кластерной рентгенофазо-вой идентификации многофазных материалов // Контроль. Диагностика. 2010. № 7. С. 12-17.

4. Yakimov I. S., Dubinin P. S., Piksina O. E. Method of Regularized Multipeak Reference Intensity Ratio for Quantitative X-ray Phase Analysis // Inorg. Materials. 2011. Vol. 47, № 15. Р. 63-68.

References

1. Tim G. Fawcett et al. The Analysis of Nanomaterials by Powder Diffraction. XII International Conference on Nanostructured Materials (NANO 2014), 2014. Moscow, Russia.

2. Yakimov Y. I., Solovyov L. A., Zaloga A. N., Yakimov I. S. DDMSuite - a powder diffraction full-profile analysis system. Acta Cryst. 2010, A66, p.16.

3. Yakimov I. S. Metod klasternoy rentgenofazovoy identifikatsyii mnogofaznyih matrialov. Kontrol. Di-agnostika. 2010, № 7, p. 12-17.

4. Yakimov I. S., Dubinin P. S., Piksina O. E. Method of Regularized Multipeak Reference Intensity Ratio for Quantitative X-ray Phase Analysis // Inorg.Materials. 2011. Vol. 47. № 15. Р. 63-68.

© Дубинин П. С., Залога А. Н., Пиксина О. Е.,

Якимов И. С., 2014

УДК 621.771

ИССЛЕДОВАНИЕ СОЕДИНЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА Ti-Al, ПОЛУЧЕННОГО СВАРКОЙ ВЗРЫВОМ

Е. В. Захарова, М. Б. Лесков, Л. И. Квеглис, Ф. М. Носков

Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660074, Красноярск, ул. Киренского, 26. E-mail: leskovmb@gmail.com

Исследование физико-химических процессов, происходящих в зоне контакта металлов при интенсивных динамических нагрузках, представляет существенный интерес для получения композиционных материалов с новыми свойствами.

Ключевые слова: сварка взрывом, новые материалы, материаловедение, наноматериалы.

STUDY OF CREATING Ti-Al COMPOSITE BY WELDED BLAST

E. V. Zakharova, M. B. Leskov, L. I. Kveglis, F. M. Noskov

Siberian Federal University 26, Kirenskiy str., Krasnoyarsk, 660074, Russian Federation. E-mail: leskovmb@gmail.com

The study ofphysical and chemical processes occurring in the contact zone of metals under intensive dynamic loads, is of considerable interest to obtain composite materials with new properties.

Keywords: explosive welding, new materials, materials, nanomaterials.

В настоящее время твердофазные процессы, кото- кающие с высокими скоростями в процессе прохож-рые могут иметь место при пластической деформации дения волн пластической деформации [1]. Существу -активно исследуются. Механические воздействия мо- ют мнения, что c повышением нагрузки диффузион-гут инициировать механохимические реакции, проте- ные процессы замедляются, а скорость твердофазных

Решетневскуе чтения. 2014

реакций с повышением нагрузки увеличивается. Обычные механизмы появления новой фазы путем возникновения и роста зародышей, в волнах пластической деформации работать не могут из-за кратковременности процесса. Для образования новых фаз в статических экспериментах требуется время (секунды, минуты, часы и более). В волнах пластической деформации эти процессы завершаются за время порядка 10-5...10-7. На практике размеры частиц новой фазы могут достигать десятых долей миллиметра и более.

Целью данной работы было исследование процессов структурообразования в образце, полученном при сварке взрывом пластин алюминия и титана.

На практике известно, что титан и алюминий обладают низкой свариваемостью и реагируют друг с другом с образованием интерметаллидов. При нагреве до 600 °С, возможных при эксплуатации такого композита, в течение 5 часов толщина интерметаллидной прослойки может вырасти до 100 мкм на каждом сварном шве [2].

В работе рассматривается сварка взрывом много -слойного пакета пластин технически чистого титана ВТ 1-0 и алюминия А5 толщиной 0,5 и 1 мм соответственно.

Сварка взрывом представляет собой уникальный технологический процесс, позволяющий с высоким

качеством соединять металлические материалы, в том числе и различного химического состава.

Для исследования структуры переходных зон полученных образцов использовались методы сканирующей электронной микроскопии и микроанализа. Для исследования продуктов реакции образец разрывался по сварному шву. Исследовались поверхности разрыва с помощью сканирующей электронной микроскопии и рентгеноструктурного фазового анализа.

На рис. 1 приведены изображения зоны контакта алюминия и титана, полученные в рентгеновских лучах. Наблюдается преимущественная диффузия титана в алюминий, причем она идет не сплошным фронтом диффузионной зоны, а путем формирования отдельных частиц на глубине до нескольких десятков микрон от зоны контакта. Следует отметить, что длительность диффузионного процесса при сварке взрывом составляет доли секунды.

Исследуемый образец был подвергнут разрыву вдоль зоны контакта после сварки с целью определения продуктов реакции.

Результаты рентгеноструктурного анализа поверхности титана после разрыва (рис. 2) показали, что при сварке взрывом образуются соединения Л12Т и Т12Л1. На рис. 2 схематично обозначены линиями положения рефлексов на рентгенограмме и их относительные интенсивности, которые соответствуют перечисленным соединениям.

. ; * * • ...

а б

Рис. 1. Изображение зоны контакта ТьЛ1: а - в рентгеновских лучах титана; б - в рентгеновских лучах алюминия

100

90

80

70

г 60 с

Э

3 50

с

40 30 20 10

ст> о со

&

р

30 40 50 60 70 80

Рис. 2. Результаты рентгеноструктурного исследования образца ТьЛ1

Согласно теории Горского, в неоднородном поле механического напряжения кристалла на точечные дефекты действует сила, пропорциональная градиенту напряжения:

-Ц,УР = /,

где О0 - объем точечного дефекта; УР - градиент напряжения; / - сила, действующая на вакансии и ме-жузельные атомы.

Таким образом, градиент напряжения УР может создавать дополнительный градиент концентрации в локализованных областях.

При сварке взрывом возникают градиенты напряжений, которые значительно превышают предел текучести материала. Любое превышение предела текучести порождает волну пластической деформации [3]. Волны пластической деформации, согласно теории Панина, могут создавать значительные диффузионные потоки, распространяющиеся на значительные расстояния.

1. Взаимная диффузия алюминия и титана при сварке взрывом происходит не сплошным фронтом диффузионной зоны, а диффузионными потоками атомов, формирующими отдельные частицы на расстояниях до нескольких десятков микрон от зоны контакта за доли секунды.

2. В процессе механохимических реакций, инициированных взрывом в зоне контакта ТьЛ1, формируются изолированные включения интерметаллических фаз Л12Т и Т12Л1.

Авторы благодарят Мали В.И. за любезно предоставленные образцы и полезные обсуждения и Гре-чаник А. Д. за полученные снимки.

Библиографические ссылки

1. Панин В. Е. Физическая мезомеханика - новая парадигма на стыке физики и механики деформируемого твердого тела // Физическая мезомеханика. 2003. Т. 6. № 4.

2. Павлюкова Д. В. Структура и механические свойства слоистых материалов на основе титана и алюминия, полученных по технологии сварки взрывом и дополнительной термической обработки : авто-реф. ... дис. канд. техн. наук. Новосибирск : НГТУ, 2011. 19 с.

3. Панин В. Е., Егорушкин В. Е. Солитоны кривизны как обобщенные волновые структурные носители пластической деформации и разрушения // Физ. мезомеханика. 2013. Т. 16, № 3. С. 7-26.

References

1. Panin V. E. Physical Mesomechanics - a new paradigm for the intersection of physics and mechanics of solids // Physical Mesomechanics, 2003, vol. 6, № 4.

2. Pavlyukova D. V. Structure and mechanical properties of laminates based on titanium and aluminum produced by explosion welding technology and the additional heat treatment: the dissertation for the degree of k.t.n. Novosibirsk State Technical University, 2011. 19 p.

3. Panin V. E., Egorushkin V. E. Solitons curvature as generalized wave structural carriers of plastic deformation and fracture // P.. mezomeh. 2013. T. 16. № 3. S. 7-26.

© Захарова Е. В., Лесков М. Б., Квеглис Л. И., Носков Ф. М., 2014

УДК 620.3

ФОРМИРОВАНИЕ ПРОЗРАЧНЫХ ПРОВОДЯЩИХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ПЛЕНОК ОДНОСЛОЙНЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК МОДИФИЦИРОВАННЫМ SPRAY-МЕТОДОМ

Ф. С. Иванченко1,2, А. С. Воронин1,2,3, С. В. Хартов2,3

1Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, Красноярск, просп. Свободный, 79. E-mail: office@sfu-kras.ru

2ООО «ФанНано»

Российская Федерация, 660036, Красноярск, Академгородок, 50. E-mail: stas_f1@list.ru

3Отдел молекулярной электроники КНЦ СО РАН Российская Федерация, 660036, Красноярск, Академгородок 50. E-mail: cnb@ksc.krasn.ru

Разработана методика формирования тонких пленок однослойных углеродных нанотрубок посредством ультразвукового распыления водной дисперсии. Разработанная методика позволяет формировать пленки однослойных углеродных нанотрубок большой площади и высокой однородности, а также методика позволяет формировать нанотрубные покрытия на поверхностях сложной формы. При помощи данной методики сформированы пленки, характеризующиеся прозрачностью 77 % и удельным поверхностным сопротивлением 210 Ом/кв, а также прозрачностью в инфракрасном диапазоне более 91 %.

Ключевые слова: однослойные углеродные нанотрубки, прозрачные проводящие покрытия, ультразвуковое распыление.