Структура и механические свойства интерметаллидных слоев, полученных при отжиге сваренных взрывом биметаллов Al - X (Х = Ti, Zr, Ni, Co, Cu, Fe, cталь 12Х18Н9) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Эмурлаева Юлия Юрьевна

• Эмурлаева Юлия Юрьевна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Эмурлаева Юлия Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ

1 МНОГОСЛОЙНЫЕ МЕТАЛЛ-ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИДОВ (аналитический обзор)

1.1 Технологии получения слоистых металл-интерметаллидных композитов

1.2 Структура и механические свойства металл-интерметаллидных композитов на основе алюминия

1.3 Формирование интерметаллидных прослоек в слоистых композитах на основе алюминия

1.4 Общие представления о диффузионных процессах в алюминидах

1.5 Известные СМИК на основе алюминидов

1.5.1 СМИК на основе системы А1 - Т\

1.5.2 СМИК на основе системы А1 - N

1.5.3 СМИК на основе системы А1 - Си

1.5.4 СМИК на основе систем А1 - железо и А1 - сталь

1.5.5 СМИК на основе алюминия и других элементов

1.6 Влияние пластической деформации на скорость диффузии в сваренных взрывом композитах

1.7 Выбор режимов для получения слоистых композитов путем высокоскоростного соударения заготовок

1.7.1 Анализ «окна свариваемости» по работам российских и зарубежных исследователей

1.7.2 Металлофизическая модель сварки взрывом

1.7.3 Модель ударно-сжатого газа

Выводы по 1 разделу

2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Исходные материалы

2.2 Формирование многослойных композиционных материалов методом сварки взрывом в сочетании с последующим отжигом

2.3 Методы исследования структуры материалов

2.3.1 Оптическая металлография

2.3.2 Растровая электронная микроскопия. Дифракция обратно рассеянных электронов. Микрорентгеноспектральный анализ

2.3.3 Просвечивающая электронная микроскопия

2.3.4 Рентгенофазовый анализ

2.4 Методы исследования механических свойств

2.4.1 Дюрометрические исследования

2.4.2 Оценка трещиностойкости интерметаллидных слоёв по методу Палмквиста

2.4.3 Измерения методом инструментального индентирования (наноиндентирования)

2.4.4 Триботехнические исследования интерметаллидных слоев

2.4.5 Испытания сварных соединений на статический изгиб

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ «ОКНА» СВАРИВАЕМОСТИ МАТЕРИАЛОВ ВЗРЫВОМ НА ОСНОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МЕТОДОМ ГИДРОДИНАМИКИ СГЛАЖЕННЫХ ЧАСТИЦ

3.1 Моделирование процессов сварки взрывом пластин из алюминиевого сплава

3.1.1 Уравнение состояния. Модель прочности Джонсона - Кука. Константы материалов, использованные при моделировании

3.1.2 Анализ процесса сварки взрывом пластин из алюминиевого сплава методом гидродинамики сглаженных частиц

3.1.3 Постановка задачи численного моделирования

3.2 Описание модели охлаждения сваренного взрывом материала

3.3 Анализ результатов численного моделирования

Выводы по 3 разделу

4 СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СВАРЕННЫХ ВЗРЫВОМ БИМЕТАЛЛОВ А1 - X (ГДЕ X = Т1, 2т, N.I, Со, Си, сталь 12Х18Н9)

4.1 Структура биметаллических заготовок, сформированных методом сварки взрывом

4.1.1 Микроструктура, химический и фазовый состав зон перемешивания

4.1.2 Анализ микроструктуры материала вблизи межслойных границ при помощи дифракции обратно рассеянных электронов

4.1.3 Влияние высокоскоростного соударения на структуру сварного соединения

4.2 Свойства сварных соединений разнородных материалов, сформированных сваркой взрывом

4.2.1 Микромеханические свойства сварных швов

4.2.2 Испытания сварных соединений на статический (трехточечный) изгиб

Выводы по 4 разделу

5 ФОРМИРОВАНИЕ ОДНОФАЗНЫХ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ СЛОЕВ В ПРОЦЕССЕ ОТЖИГА БИМЕТАЛЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СВАРКИ ВЗРЫВОМ ПЛАСТИН ИЗ РАЗНОРОДНЫХ СПЛАВОВ

5.1 Фазовый состав интерметаллидных слоев, сформированных в процессе термической обработки сварных соединений А1 - Т.I и А1 - 2т

5.2 Строение интерметаллидных слоев ТгА\3 и 2тА13, сформированных в процессе термической обработки

5.3 Образование сверхструктуры при формировании интерметаллидного слоя Т7А1з

5.4 Механизмы диффузии в фазе Т1А13

5.4.1 Геометрические особенности кристаллической структуры Ь12 триалюминида титана

5.4.2 Возможные пути диффузии алюминия и титана с учетом геометрических особенностей кристаллической Л022-структуры

5.4.3 Миграция вакансий и межузельных атомов в соединении TiAl3 (D022) на основании моделирования методом молекулярной динамики

5.4.4 Возможные каналы диффузии алюминия и титана в кристаллической структуре Ti8Al24

5.5 Кинетика роста интерметаллидных слоев TiAl3 и ZrAl3 при отжиге сварных соединений Al - Ti и Al - Zr

5.6 Механические свойства слоёв TiAl3 и ZrAl3 после отжига

Выводы по 5 разделу

6 ФОРМИРОВАНИЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ СЛОЕВ НЕОДНОРОДНОГО СОСТАВА В ПРОЦЕССЕ ОТЖИГА БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СВАРКИ ВЗРЫВОМ

6.1 Образование интерметаллидных слоев в металл-интерметаллидном композите системы Al - Ni

6.1.1 Микроструктура и фазовый состав СМИК после отжига соединения Al - Ni

6.1.2 Последовательность образования фаз при нагреве биметалла Al - Ni (исследование in-situ)

6.2 Формирование металл-интерметаллидных слоев при отжиге сваренных взрывом биметаллов Al - Fe и Al - сталь 12Х18Н9

6.2.1 Структура композита Al - Fe после отжига

6.2.2 Структура композита Al - сталь 12Х18Н9 после отжига

6.2.3 Фазовый состав биметалла Al - сталь 12Х18Н9 после отжига

6.3 Формирование интерметаллидных прослоек при отжиге сваренных взрывом биметаллов Al - Cu и Al - Co

6.3.1 Структура и фазовый состав отожженного композита Al - Cu

6.3.2 Структура и фазовый состав отожженного биметалла Al - Co

6.4 Кинетика роста интерметаллидного слоя неоднородного состава

6.5 Механические свойства интерметаллидных прослоек, сформированных в процессе отжига сваренных взрывом биметаллических образцов

6.6 Триботехнические свойства интерметаллидных прослоек, сформированных

при отжиге сваренных взрывом биметаллических образцов

Выводы по 6 разделу

7 ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

7.1 Программа для расчета процесса охлаждения сварных швов, полученных по технологии сварки взрывом

7.2 Повышение надежности неразъемных соединений, полученных в процессе сварки заготовок из разнородных сталей

7.3 Преимущества и перспективы использования слоистых материалов типа «металл - интерметаллид» на основе алюминия, полученных по технологии сварки взрывом

7.4 Применение результатов исследований в учебном процессе

Выводы по 7 разделу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение «А» Свидетельство о государственной регистрации программы для

ЭВМ

Приложение «Б» Акт передачи результатов научно-исследовательской работы.

Приложение «В» Патент на изобретение «Способ сварного соединения

крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали»

Приложение «Г» Акт передачи результатов научно-исследовательской работы

Приложение «Д» Акт использования результатов диссертационной работы в учебном процессе

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и механические свойства интерметаллидных слоев, полученных при отжиге сваренных взрывом биметаллов Al - X (Х = Ti, Zr, Ni, Co, Cu, Fe, cталь 12Х18Н9)»

Актуальность темы исследования

Начиная с середины XX века наблюдается растущий интерес научного сообщества и представителей промышленного производства к материалам на основе интерметаллидов. Многие из них сохраняют упорядоченную структуру и высокую прочность при нагреве до значений, близких к температуре плавления, а также обладают хорошими антикоррозионными и антифрикционными свойствами, значительно превосходящими аналогичные свойства «классических» металлических сплавов. Наиболее существенным недостатком, ограничивающим применение интерметаллидов, является их хрупкость. С целью решения этой проблемы был создан новый класс конструкционных материалов - слоистые металл-интерметаллидные композиты (СМИК), в которых присутствие тонких металлических прослоек обеспечивает приемлемый уровень пластичности и вязкости разрушения.

Особый интерес представляют композиты с интерметаллидами на основе переходных металлов и алюминия. Как правило, их получают путём реакционного синтеза, происходящего при нагреве контактирующих между собой фольг чистых элементов. К настоящему моменту для изготовления СМИК были предложены различные сочетания разнородных материалов в том числе Ев - А1 [1], N - А1 [2-4], 7 - А1 [5-8], Си - А1 [9-11] и другие. При нагреве заготовок, состоящих из чередующихся фольг этих металлов, между ними возникают интерметаллидные соединения. Перспективы применения алюминидов в СМИК связаны с их низкой плотностью, высокими механическими свойствами (в особенности при пересчёте на вес изделий), высокими модулями упругости, высокими значениями температуры плавления, повышенной жаропрочностью и жаростойкостью [12]. СМИК, содержащие в качестве армирующей фазы алюминиды, обладают повышенной удельной прочностью и жесткостью, а также высокой вязкостью разрушения (по сравнению с керамическими материалами) [12-14].

В большинстве случаев для получения СМИК используют метод нагрева металлических фольг под давлением. Этот процесс основан на взаимной диффузии и химическом взаимодействии находящихся в контакте материалов. В качестве альтернативных методов создания металл-интерметаллидных композитов в литературе рассматриваются импульсное горячее прессование разнородных материалов с локальным плавлением [2], горячее прессование в сочетании с холодной прокаткой и отжигом [15], а также метод аккумулируемой прокатки и последующего отжига [16].

Для используемых на практике методов получения СМИК характерны недостатки, связанные с низкой производительностью оборудования, ограничением в размерах пластин (фольг), сложностью обработки поверхностных слоев заготовок, состояние которых влияет на качество армирующих фаз [17]. По этой причине сварка разнородных материалов взрывом с последующей контролируемой термической обработкой представляется рациональным техническим решением, обеспечивающим получение биметаллических материалов и многослойных композитов. Этот технологический процесс позволяет с высоким качеством соединять между собой плоские крупногабаритные листы, а также трубчатые заготовки. Важное обстоятельство заключается в том, что процесс сварки взрывом сопровождается очисткой поверхностей соединяемых пластин от оксидов и иных загрязнений, присутствие которых негативно отражается на скорости диффузии элементов в зоне сопряжения металлических заготовок [18].

Разработка технологии получения интерметаллидных композитов и исследование их свойств ведется в ряде отечественных и зарубежных научных коллективов. Большой вклад в это направление внесли ученые ФГУП ВИАМ, МГТУ им. Н. Э. Баумана, ИМЕТ им. А.А. Байкова, НИТУ МИСиС, ВолгГТУ, ИСМАН РАН, ИФМ УрО РАН, ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей», НИУ БелГУ, ИГиЛ СО РАН, НГТУ и многих других.

Представленная к защите диссертация направлена на поиск и разработку новых перспективных слоистых металл-интерметаллидных композитов (СМИК) на основе алюминидов различных металлов. В качестве технологии формирования

СМИК использовали метод сварки материалов взрывом с последующей термической обработкой. Для решения поставленной задачи были проведены исследования структуры, состава и свойств соединения после сварки взрывом разнородных металлов. Изучались процессы формирования и роста интерметаллидных слоев, образующихся на границах сваренных взрывом пластин при их термической обработке. Полученные в работе результаты позволили из широкого спектра исследуемых систем выделить наиболее рациональные сочетания, обеспечивающие высокие показатели сопротивления разрушению, и выявить закономерности, являющиеся общими для данной группы СМИК.

Работа выполнялась в Новосибирском государственном техническом университете в соответствии с государственным заданием Министерства образования и науки Российской Федерации (проект ^£^N-2020-0014 (2019-0931), «Исследования метастабильных структур, образующихся на поверхностях и границах раздела материалов при экстремальных внешних воздействиях»), а также при финансовой поддержке РФФИ (научный проект № 20-33-90164). При выполнении исследования использовали оборудование ЦКП НГТУ «Структура, механические и физические свойства материалов» (№ 13.ЦКП.21.003).

Степень разработанности темы исследования

Большой объем работ по теме диссертации связан с исследованием СМИК, полученных с использованием традиционных методов обработки. Изучены механизмы и кинетика роста интерметаллидных фаз в процессе твердофазных реакций, развивающихся на границах контакта пластин. Однако полученные в различных лабораториях значения кинетического показателя п, коэффициента скорости роста к и энергии активации Q роста фаз в анализируемых системах во многих случаях не совпадают, что приводит к различной трактовке механизмов роста интерметаллидных слоев. В то же время кинетика формирования СМИК, полученных с использованием метода сварки взрывом и последующего отжига сварных соединений, исследована гораздо в меньшей степени.

Количество работ, в которых приводятся количественные данные о реакциях в приложении к технологии сварки взрывом, относительно мало. При этом следует

принимать во внимание особенности, характерные для соединений, полученных с использованием анализируемой технологии. Так, например, при реализации некоторых режимов сварки взрывом на границах раздела заготовок формируются вихревые построения гетерофазного типа. В их состав одновременно могут входить высокодисперсные стабильные и метастабильные фазы, в том числе микрообъемы, характеризующиеся аморфным строением. Протяженные границы зерен и межфазные границы, соответствующие высокодисперсной структуре и представляющие собой дефекты кристаллического строения, в значительной степени определяют характер развития диффузионных процессов и кинетику роста интерметаллических фаз.

Большие степени деформации, характерные для приграничных зон, способствуя росту количества дефектов кристаллического строения материалов, являются фактором, ускоряющим развитие химических реакций и формирование интерметаллидов в сварных соединениях. Метастабильные соединения, возникшие на этапе сварки материалов взрывом, являются источниками элементов и приводят к повышению скорости диффузии на начальных этапах отжига [17, 19, 20]. Таким образом, процессы, протекающие при нагреве сваренных взрывом пластин, а также при диффузионном взаимодействии заготовок без предварительной сварки, в одних и тех же температурно-временных условиях могут существенно различаться.

Задача разработки технологии получения новых СМИК на основе алюминидов является актуальной. Особый интерес представляют кинетика роста интерметаллидных фаз во время отжига биметаллических заготовок А1 - металл, структурные преобразования на границе сопряжения разнородных материалов в процессе термической обработки, а также механизмы разрушения изучаемых слоистых композитов. В связи с этим необходимо проведение детальных исследований с использованием методов структурного анализа, а также проведение механических испытаний для определения прочностных характеристик компонентов, составляющих СМИК на основе алюминия.

Цель и задачи исследования

Цель диссертационной работы заключается в изучении механизмов диффузионного роста алюминидов различного типа в многослойных пакетах, полученных сваркой взрывом, и выявлении режимов термической обработки, обеспечивающей формирование слоистых металл-интерметаллидных композитов (СМИК) с заданным объемом и фазовым составом интерметаллидных прослоек.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ процессов соударения пластин при сварке взрывом; выявление особенностей структурных преобразований, обусловленных пластической деформацией и термическим воздействием с использованием современных методов численного моделирования, а также классических полуэмпирических моделей.

2. Выполнение технологических экспериментов, обеспечивающих получение биметаллических заготовок типа «алюминий - металл»; исследование структуры материалов вблизи межслойных границ.

3. Проведение термической обработки сварных соединений для получения СМИК типа «алюминий - интерметаллид - Х» (где Х - металл) с различной объёмной долей интерметаллидных и металлических составляющих.

4. Исследование особенностей строения интерметаллидных слоев, сформированных в процессе отжига, с использованием световой и электронной микроскопии, а также дифракционных методов анализа.

5. Анализ кинетики роста интерметаллидных слоев при термической обработке сваренных взрывом биметаллов.

6. Исследование механических свойств полученных СМИК.

Научная новизна

1. На примере сплавов на основе алюминия разработан эффективный подход к построению «окон» свариваемости и определению оптимальных режимов сварки взрывом, основанный на моделировании процесса с использованием метода гидродинамики сглаженных частиц.

2. На основании анализа кинетики формирования фаз в зонах сопряжения разнородных материалов выявлены особенности диффузионных механизмов, контролирующих рост интерметаллидов при отжиге биметаллов, полученных методом сварки взрывом. В биметаллах А1 - Т/, А1 - А1 - N и А1 - Си рост алюминидов контролируется преимущественно объемной диффузией. В соединениях А1 - Со и А1 - 12Х18Н9 на данный процесс кроме объемной диффузии влияние оказывает также механизм зернограничной диффузии.

3. С использованием метода молекулярной динамики обоснован механизм межузельной диффузии атомов алюминия в соединении Т/А/3, объясняющий формирование волокнистой текстуры типа [001] в процессе роста интерметаллидных слоев при отжиге биметалла А1 - Т/. Межузельная диффузия алюминия в триалюминиде титана рассматривается как эстафетное перемещение двойного дефекта в форме гантели от одной цепочки октаэдрических пор к другой.

4. Установлено, что особенности строения интерметаллидных слоев, возникающих при отжиге сваренных взрывом биметаллов, обуславливают анизотропию триботехнических свойств интерметаллидов. Объем материала, изношенного индентором, перемещающимся поперек интерметаллидных слоев, примерно в два раза меньше по сравнению с его движением параллельно интерметаллидному слою. В наибольшей степени этот эффект проявляется при испытании интерметаллидного слоя в биметалле А1 - Со.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическую значимость работы определяет совокупность данных о процессах диффузионного роста интерметаллидов, полученных методом молекулярной динамики. Обоснован механизм межузельной диффузии атомов алюминия в соединении Т/А/3, позволяющий объяснить формирование волокнистой текстуры при термической обработке биметалла А/ - Т/. На примере отжига ряда биметаллических соединений, полученных методом сварки взрывом, выявлена роль процессов объемной и зернограничной диффузии. Полученные в процессе исследований данные расширяют представлениях о структурных

преобразованиях в сильнодеформированных поверхностных слоях заготовок, развивающихся на различных масштабных уровнях.

Практическая значимость диссертационной работы основана на возможности использования полученных результатов при решении задач, связанных со сваркой взрывом заготовок из разнородных материалов и термической обработкой биметаллов. С использованием методов математического моделирования развит эффективный подход к описанию преобразований на границах сопряжения свариваемых взрывом пластин. Результаты моделирования адекватно воспроизводят явления вихре- и волнообразования в зонах сварных швов. С использованием метода гидродинамики сглаженных частиц развит подход к определению значений температуры и давления в процессах сварки материалов взрывом. На примере сплавов на основе алюминия показаны возможности этого метода для определения границ «окон» свариваемости материалов и выявления оптимальных технологических режимов. На программное обеспечение, связанное с расчетами скорости охлаждения материалов в процессе сварки взрывом, получено свидетельство № 2021667897 о государственной регистрации.

Полученные в работе результаты используются в Новосибирском государственном техническом университете при реализации образовательных программ в области материаловедения.

Методология и методы исследования

Слоистые материалы типа «алюминий - металл» получали в лаборатории взрывных работ и технологий Пекинского технологического института. Сваренные взрывом биметаллические заготовки отжигали в вакуумной печи Структурные исследования и механические испытания полученных материалов выполняли в ЦКП НГТУ «Структура, механические и физические свойства материалов», оснащенном оборудованием, уровень которого соответствует современным отечественным и зарубежным научным лабораториям в области материаловедения. Для проведения структурных исследований использовали световой микроскоп Axio Observer Z1m, растровый электронный микроскоп Carl Zeiss EVO 50XVP, растровый электронный микроскоп Carl Zeiss Sigma 300, оснащенный детектором

Oxford Instruments HKL Channel 5. Элементный состав интерметаллидной составляющей определяли с использованием детектора Oxford Instruments X-Act. Трансмиссионные электронномикроскопические исследования были проведены в Центре коллективного пользования Томского государственного университета на приборе Philips CM-12. In situ рентгеноструктурный анализ был выполнен на источнике Petra III немецкого электронного синхротрона (линия P07 «Материаловедение высоких энергий»). Для анализа дюрометрических свойств отдельных структурных составляющих использовали полуавтоматический микротвердомер WolpertGroup 402 MVD и нанотвердомер НаноСкан-ßD Стандарт (ФГБНУ ТИСНУМ). Прочностные свойства материалов были определены на установке Instron 3369.

Положения, выносимые на защиту

1. Применение метода гидродинамики сглаженных частиц является эффективным подходом к анализу процессов, развивающихся в зонах взаимодействия соударяющихся заготовок. Данный метод позволяет определять оптимальные режимы сварки материалов взрывом путем построения «окон» свариваемости.

2. Формирование текстуры при росте интерметаллидных слоев обусловлено механизмами диффузии атомов в кристаллических решетках алюминидов. Особенности межузельной диффузии алюминия в решетке триалюминида титана связаны с формированием и миграцией пары атомов Al - Al (конфигурация типа «гантель»).

3. Механизмы роста интерметаллидов при отжиге биметаллов, полученных методом сварки взрывом, определяются особенностями процессов активации и очистки поверхностных слоев заготовок в условиях их высокоскоростного соударения. Основной механизм, контролирующий рост диффузионных слоев в биметаллах Al - Ti, Al - Zr, Al - Ni и Al - Cu, связан с объемной диффузией, в соединениях Al - Co и Al - 12Х18Н9 - с сочетанием процессов объемной и зернограничной диффузии.

4. Интерметаллидные слои, возникающие при отжиге сваренных взрывом разнородных материалов, характеризуются градиентным строением, обусловленным различием размеров зерен, текстурой различного типа, переменным химическим составом. Особенности градиентного строения определяют анизотропию механических и триботехнических свойств интерметаллидных слоев.

Степень достоверности и апробация результатов работы

Результаты экспериментальных исследований получены с использованием современного аналитического оборудования. Численные значения результатов измерений найдены с применением статистических методов обработки экспериментальных данных. Достоверность выводов, полученных экспериментально, обеспечивалась применением взаимодополняющих методов исследований. Результаты диссертационных исследований не противоречат литературным данным, опубликованным в отечественных и зарубежных источниках.

Основные результаты и положения работы докладывались и обсуждались на VIII международной конференции аспирантов «Progress through Innovations», г. Новосибирск, 2019 г.; на всероссийской конференции «Сварка в России - 2019: Современное состояние и перспективы», г. Томск, 2019 г.; на XII международной научно-практической конференции «Современные проблемы машиностроения», г. Томск, 2019 г.; на всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации», г. Новосибирск, 2020 г.; на международной научно -технической конференции «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении», г. Севастополь, 2021 г.; на семинаре молодых ученых по проблемам алюминида титана, г. Сиань, Китай, 2021 г; на международной конференции «Synchrotron and Free electron laser Radiation: generation and application», г. Новосибирск, 2022 г.

По результатам исследований опубликовано 11 печатных научных работ, из них: 3 статьи в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК

РФ, 8 статей в зарубежных журналах. Получен патент на изобретение и зарегистрирована программа для ЭВМ.

Личный вклад автора состоял в формулировании задач, подготовке исходных материалов для экспериментальных исследований, проведении математического моделирования, выполнении структурных исследований, проведении механических испытаний материалов, обобщении и анализе экспериментальных данных, сопоставлении результатов проведенных исследований с известными литературными данными, формулировании выводов по результатам исследований. Обработка экспериментов по дифракции синхротронного излучения, а также расчеты времени охлаждения сварного шва методом численного моделирования выполнены с использованием программного кода, разработанного автором диссертационной работы.

Соответствие паспорту заявленной специальности

Тема и содержание диссертационной работы соответствуют научной специальности 2.6.17 - Материаловедение в части пунктов:

- «разработка новых металлических, неметаллических и композиционных материалов, в том числе капиллярно-пористых, с заданным комплексом свойств путем установления фундаментальных закономерностей влияния дисперсности, состава, структуры, технологии, а также эксплуатационных и иных факторов на функциональные свойства материалов. Теоретические и экспериментальные исследования фундаментальных связей состава и структуры металлических, неметаллических материалов и композитов с комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств с целью обеспечения надежности и долговечности деталей, изделий, машин и конструкций (химической, нефтехимической, энергетической, машиностроительной, легкой, текстильной, строительной» (п.1);

- «установление закономерностей физико-химических и физико-механических процессов, происходящих в гетерогенных и композиционных структурах» (п.2);

- «установление закономерностей и критериев оценки разрушения металлических, неметаллических и композиционных материалов и

функциональных покрытий от действия механических нагрузок и внешней среды» (п. 5);

- «разработка и компьютерная реализация математических моделей физикохимических, гидродинамических, тепловых, хемореологических, фазовых и деформационных превращений при производстве, обработке, переработке и эксплуатации различных металлических, неметаллических и композиционных материалов. Создание цифровых двойников технологических процессов, а также разработка специализированного оборудования» (п.8).

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения и пяти приложений. Работа изложена на 231 страницах, включая 71 рисунков, 20 таблиц и библиографический список из 266 наименований.

1 МНОГОСЛОЙНЫЕ МЕТАЛЛ-ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИДОВ (аналитический обзор)

Интерметаллиды - это химические соединения нескольких металлов, как правило, с фиксированным соотношением между компонентами. Кристаллическая структура интерметаллидов во многих случаях существенно отличается от структуры образующих их металлов [21]. Как по типу химической связи, так и по свойствам они занимают промежуточное место между металлами и керамиками [22-25]. Многие интерметаллиды обладают небольшим уровнем пластичности, и, по этой причине, имеют лучшую обрабатываемость, чем керамики. Они сохраняют свою структуру и прочность при высоких температурах, обладают хорошими коррозионными и антифрикционными свойствами, в чем значительно превосходят обычные металлы.

Начиная с первых десятилетий 20-го века были найдены многие двухкомпонентные системы металлов, которые склонны к образованию интерметаллидов. В настоящее время к интерметаллидным сплавам приковано повышенное внимание специалистов из многих стран. В частности, в России, Китае, США, Японии, Германии, Индии ведутся разработки новых конструкционных материалов на их основе. Благодаря своим уникальным свойствам некоторые из интерметаллидов уже стали основой для разработки современных аэрокосмических материалов, однако исследования новых поколений интерметаллидных сплавов продолжаются до сих пор [26].

Широкое применение интерметаллидов ограничивается их низкой вязкостью разрушения. Повышение пластичности может быть достигнуто путем микро- и макролегирования, однако легирование влияет на структуру всего объема материала и фазовую стабильность. Увеличение вязкости разрушения является сложной задачей, решить которую возможно, в частности, за счет создания композитов со структурой слоистого типа.

В слоистом композиционном материале оптимальное сочетание свойств -высокой удельной жесткости, пластичности и вязкости разрушения - достигается

за счет комбинации прочных интерметаллидных слоев с пластичными слоями металлических сплавов. При этом повышение трещиностойкости удаётся обеспечить благодаря специфическим механизмам рассеяния энергии в процессе разрушения композиции. Материалы такого типа получили название слоистых металл-интерметаллидных композитов (СМИК). Одним из главных достоинств СМИК считается высокая удельная жесткость (отношение модуля упругости к плотности), которая на 100... 200 % превосходит удельную жесткость традиционных сплавов [13], что позволяет существенно снизить материалоемкость конструкций.

1.1 Технологии получения слоистых металл-интерметаллидных

композитов

На сегодняшний день предложено несколько технологий получения СМИК. Чаще всего используются следующие процессы:

- холодная или горячая пакетная прокатка (рисунок 1.1) тонких листов металлов с последующим диффузионным отжигом [16];

- послойное магнетронное напыление металлов с последующим диффузионным отжигом [27];

- сварка взрывом пластин (рисунок 1.2) с последующими обработкой давлением и диффузионным отжигом при температурах выше или ниже температуры плавления алюминия [6, 28];

- горячее прессование с последующей холодной прокаткой и отжигом [15];

- реакционное спекание разнородных фольг под давлением (рисунок 1.3 а) [29, 30];

Многослойный пакет

Рисунок 1.1 - Схема получения заготовки для получения СМИК методом

горячей прокатки

Рисунок 1.2 - Схема сварки материалов взрывом

Рисунок 1.3 - Схема получения СМИК: а - методом реакционного спекания под давлением; б - методом плазменно-искрового спекания

- плазменно-искровое спекание пакета из чередующихся разнородных металлических фольг (рисунок 1.3 б) [31].

При использовании первых четырех технологических процессов СМИК формируют в два этапа. После получения заготовки на первом этапе полуфабрикату можно придать желаемую конфигурацию без микро- и макроповреждений. Последующий отжиг, сопровождающийся диффузионными преобразованиями, приводит к формированию интерметаллидных прослоек при сохранении остаточных металлических слоёв, обеспечивающих пластичность и трещиностойкость композиции.

Реакционное спекание под давлением позволяет получать беспористые СМИК с полным расходованием одного из элементов, создавая при этом двухслойную структуру «металл - интерметаллид». Гибкость данного процесса заключается в том, что содержание элементов регулируется начальной толщиной фольг, а реакции во время спекания под высоким давлением контролируются выбором температуры и времени.

Формирование СМИК методом плазменно-искрового спекания также происходит в один этап. Титановая оболочка с многослойным пакетом устанавливается в графитовую матрицу между двумя графитовыми пуансонами и затем нагревается электрическим током. Спекание возможно проводить в вакууме и контролировать давление, температуру и время процесса. Использование данного метода обеспечивает увеличение скорости роста интерметаллидных прослоек и позволяет существенно сократить время производства композита [32].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Эмурлаева Юлия Юрьевна, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Aluminum-to-Steel Cladding by Explosive Welding/ G. H. S. F. L. Carvalho, I. Galvao,R. Mendes et al. // Metals (Basel). - 2020. - Vol. 10, iss. 8. - P. 1062.

2. Properties of Ni-aluminides-reinforced Ni-matrix laminates synthesized by pulsed-current hot pressing (PCHP) / K. Mizuuchi, K. Inoue, M.Sugioka et al. // Mater. Sci. Eng. A. - 2006. - Vol. 428, iss. 1-2. - P. 169-174.

3. Microstructure of the interface zone after explosive welding and further annealing of A1050/Ni201 clads using various joining conditions / I. Kwiecien, P. Bobrowski, M. Janusz-Skuza et al. // J. Mater. Sci. - 2020. - Vol. 55 - P. 9163-9172.

4. Explosively welded multilayer Ni-Al composites / I.A.Bataev, T.S.Ogneva, A.A.Bataev. et al. // Mater. Des. - 2015. - Vol. 88. - P. 1082-1087.

5. Resistance-curve and fracture behavior of Ti-Al3Ti metallic-intermetallic laminate (MIL) composites /A. Rohatgi, D.J. Harach, K.S. Vecchio et al. //Acta Mater. -2003. - Vol. 51, iss. 10. - P. 2933-2957.

6. Structural properties of Ti/Al clads manufactured by explosive welding and annealing/D.M.Fronczek, J. Wojewoda-Budka, R.Chulist. et al. //Mater. Des. - 2016. -Vol. 91. - P. 80-89.

7. Пацелов А.М., Рыбин В.В., Гринберг Б.А. Синтез и свойства слоистых композитов системы Ti-Al с интерметаллидной прослойкой // Деформация и разрушение. - 2010. - № 6. - С. 27-31.

8. Explosively welded multilayer Ti-Al composites: Structure and transformation during heat treatment / D. V.Lazurenko, I.A.Bataev, V.I.Mali et al. // Mater. Des. - 2016. - Vol. 102. - P. 122-130.

9. Weldability of aluminium-copper in explosive welding / G.H.S.F.L. Carvalho, I. Galvao, R. Mendes et al. //Int. J. Adv. Manuf. Technol. - 2019. - Vol. 103. - P. 3211-3221.

10. Трыков Ю.П., Шморгун В.Г., Слаутин О.В. Кинетика роста диффузионных прослоек в биметалле медь-алюминий, полученном по комплексной технологии // Перспективные материалы. - 2013. - № 3. - С. 83-88.

11. Влияние высокотемпературной термообработки на структуру и свойства медно-алюминиевого слоистого интерметаллидного композита / В. Г. Шморгун, Ю. П. Трыков, О. В. Слаутин [и др.] // Конструкции из композиционных материалов. - 2007. - № 2. - С. 37-42.

12. Портной К.И. Высокотемпературные материалы и покрытия на основе интерметаллидов системы никель-алюминий. - 1980. - Т. 206, № 2. - С. 33-39.

13. Слоистые интерметаллидные композиты и покрытия / Л.М.Гуревич, В.Г. Шморгун, О.В. Слаутин, А.И. Богданов / под ред. Пустовойт В.Н. Москва: Металлургиздат., - 2016. - 346 с.

14. Черепанов Г.П. Механика разрушения композиционных материалов. Москва: Наука, - 1983. - 296 с.

15. Processing and microstructure of TiNi SMA strips prepared by cold rollbonding and annealing of multilayer / Hong-Sheng Ding, Jung-Moo Lee, Bup-Ro Lee. et al. //Mater. Sci. Eng. A. - 2005. - Vol. 408, iss. 1-2. - P. 182-189.

16. Microstructural Characteristics of Accumulative Roll-Bonded Ni-Al-Based Metal-Intermetallic Laminate Composite / V.C. Srivastava, T. Singh, S. Ghosh Chowdhury, V. Jindal // J. Mater. Eng. Perform. - 2012. - Vol. 21, iss. 9. - P. 19121918.

17. Огнева Т.С. Формирование многослойных композиционных материалов «металл - интерметаллид» на основе никеля и алюминия с использованием методов сварки взрывом и искрового плазменного спекания: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.09. - Новосибирский. гос. техн. университет, Новосибирск, - 2016. - 239 с.

18. Processing, Microstructure and Properties of Laminated Ni-Intermetallic Composites Synthesised Using Ni Sheets and Al Foils / M. Konieczny, R. Mola, P. Thomas, M. Kopcial // Arch. Metall. Mater. - 2011. - Vol. 56, iss 3. - P. 693-702.

19. Батаев И.А. Формирование структуры сваренных взрывом материалов: экспериментальные исследования и численное моделирование // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. - 2017. - Т. 77, № 4. - С. 5567.

20. Influence of the explosively welded composites structure on the diffusion processes occurring during annealing /D. V. Pavliukova, V. I. Mali; A. A. Bataev et al. // The 8 international forum on strategic technologies (IFOST 2013) : proc., Mongolia, Ulaanbaatar, - 28 June - 1 July 2013. Ulaanbaatar, 2013. - Vol. 1. - P. 183-186.

21. Sauthoff G. Intermetallics. Weinheim: Wiley-VCH, 1995. - 165p.

22. Peng L.M., Li H., Wang J.H. Processing and mechanical behavior of laminated titanium-titanium tri-aluminide (Ti-Al3Ti) composites //Mater. Sci. Eng. A. -2005. - Vol. 406, iss. 1-2. - P. 309-318.

23. On the structure and mechanical properties of multilayered composite, obtained by explosive welding of high-strength titanium alloys / D. V. Lazurenko, I. A. Bataev, Iu. Maliutina et al. // Journal of Composites Science. - 2018. - Vol. 2, iss. 3. -Art. 39 (11 p.).

24. Revealing extraordinary tensile plasticity in layered Ti-Al metal composite / M. Huang, G. H. Fan, L. Geng et al. //Sci. Rep. 2016. Vol. 6, Article number: 38461. 10 p.

25. Effects of ductile phase volume fraction on the mechanical properties of Ti-Al3Ti metal-intermetallic laminate (MIL) composites / R.D. Price, F.Jiang, R. M. Kulin, K. S. Vecchio //Mater. Sci. Eng. A. - 2011. - Vol. 528, iss. 7-8. - P. 3134-3146.

26. Гринберг Б.А., Иванов М.А. Интерметаллиды NiAl3 и TiAl: Микроструктура, деформационное поведение. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. -360 с.

27. Takeda F., Nakajima T. Preparation of Ti-Al gradient composite films by sputtering // Thin Solid Films. - 1998. - Vol. 316, iss. 1-2. - P. 68-72.

28. Structural and mechanical properties of metallic-intermetallic laminate composites produced by explosive welding and annealing / I.A.Bataev, A.A.Bataev, V.I.Mali, D.V.Pavliukova//Mater. Des. - 2012. - Vol. 35. - P. 225-234.

29. Vecchio K.S. Synthetic multifunctional metallic-intermetallic laminate composites // JOM. 2005. - Vol. 57, iss 3. - P. 25-31.

30. Harach D.J., Vecchio K.S. Microstructure evolution in metal-intermetallic laminate (MIL) composites synthesized by reactive foil sintering in air // Metall. Mater. Trans. A. - 2001. - Vol. 32, iss. 6. - P. 1493-1505.

31. Synthesis of metal-intermetallic laminate (MIL) composites with modified Al3Ti structure and in situ synchrotron X-ray diffraction analysis of sintering process / D.V. Lazurenko, I.A.Bataev, V.I.Mali et al. // Mater. Des. - 2018. - Vol. 151. - P. 8-16.

32. Лазуренко Д.В. Структура и свойства слоистых композиционных материалов с интерметаллидной составляющей: дис. ... док. техн. наук: 05.16.09. -Новосибирский. гос. техн. университет, Новосибирск, 2020 - 421 с.

33. Лысак В.И., Кузьмин С.В. Сварка взрывом. Москва: Машиностроение, 2005. - 543 с.

34. Дерибас А.А. Физика упрочнения и сварки взрывом. Новосибирск: Наука, 1980. - 207 с.

35. Fleischer R.L., Dimiduk D.M., Lipsitt H.A. Intermetallic Compounds for Strong High-Temperature Materials: Status and Potential // Annu. Rev. Mater. Sci. -1989. - Vol. 19, iss. 1. - P. 231-263.

36. Hull D., Bacon D.J. Introduction to dislocations // Great Britain: Elsevier Ltd. 2011. - 257 p.

37. Winnicka M.B., Varin R.A. Compression ductility andfracture of boron-free and highly boron-doped Al5CuTi2 intermetallic compound// Scr. Metall. Mater. - 1990. - Vol. 24, iss. 4. - P. 611-615.

38. Liu C.T., Stiegler J.O. Ductile Ordered Intermetallic Alloys // Science. -1984. - Vol. 226, iss. 4675. - P. 636-642.

39. Fracture of Ti-Al3Ti metal-intermetallic laminate composites: Effects of lamination on resistance-curve behavior /R.R. Adharapurapu, K. S. Vecchio, A. Rohatgi, F. Jiang et al. //Metall. Mater. Trans. A. - 2005. - Vol. 36, iss. 11. - P. 3217-3236.

40. Mesoscale hetero-deformation induced (HDI) stress in FeAl-based metallic-intermetallic laminate (MIL) composites / H. Wang, R. Kou, H. Yi et al. // Acta Mater. -2021. - Vol. 213. - P. 116949.

41. Microstructure and mechanical properties of intermetallic Al3Ti alloy with residual aluminum / Z. Lu, N. Wei, P. Li et al. // Mater. Des. - 2016. - Vol. 110. - P. 466-474.

42. Vecchio K.S., Jiang F. Fracture toughness of Ceramic-Fiber-Reinforced Metallic-Intermetallic-Laminate (CFR-MIL) composites // Mater. Sci. Eng. A. - 2016. -Vol. 649. - P. 407-416.

43. Synthesis and mechanical properties of novel Ti-(SiCf/Al3Ti) ceramic-fber-reinforced metal-intermetallic-laminated (CFR-MIL) composites / C. Lin, Y. Han, C. Guo et al. // J. Alloys Compd. - 2017. - Vol. 722. - P. 427-437.

44. Effect of shape-memory alloy NiTi fiber on microstructure and mechanical properties of continuous ceramic Al2O3 fiber-reinforced Ti/Al3Ti metal-intermetallic laminated composite / Y. Han, J. Zhu, H. Yan et al. // Adv. Compos. Lett. - 2020. - Vol. 29. - P. 2633366X2091888.

45. Synthesis and mechanical properties of innovative (TiB/Ti)-Ti3Al micro-laminated composites / S. Qin, X.P. Cui, Z. Tian et al. // J. Alloys Compd. - 2017. - Vol. 700. - P. 122-129.

46. Configuration design and fabrication of laminated titanium matrix composites / H. Duan, Y. Han, W. Lu et al. // Mater. Des. - 2016. - Vol. 99. - P. 219224.

47. Damage evolution in Ti6Al4V-Al3Ti metal-intermetallic laminate composites / T. Li, F. Jianga, E.A. Olevsky et al. //Mater. Sci. Eng. A. - 2007. - Vol. 443, iss. 1-2. - P. 1-15.

48. Konieczny M. Microstructural characterisation and mechanical response of laminated Ni-intermetallic composites synthesised using Ni sheets and Al foils // Mater. Charact. - 2012. - Vol. 70. - P. 117-124.

49. Effects of annealing time on the microstructures and tensile properties of formed laminated composites in Ti-Ni system / Y.Zhang, X. Cheng, H. Cai et al. // J. Alloys Compd. - 2017. - Vol. 699. - P. 695-705.

50. Design, fabrication and characterization of FeAl-based metallic-intermetallic laminate (MIL) composites / H. Wang, T. Harrington, C. Zhu et al. // Acta Mater. - 2019. - Vol. 175. - P. 445-456.

51. Numerical Investigation of the Ballistic Performance of Metal-Intermetallic Laminate Composites / Y. Cao, S. Zhu, C. Guo, et al. // Appl. Compos. Mater. - 2015. -Vol. 22, iss. 4. - P. 437-456.

52. Jiang F., Kulin R.M., Vecchio K.S. Use of Brazilian disk test to determine properties of metallic-intermetallic laminate composites // JOM. - 2010. - Vol. 62, iss. 1. - P. 35-40.

53. Лариков Л.Н., Лозовская А.В., Полищук В.Ф. Металлофизика. Киев: Наукова думка, 1969. - 320 с.

54. Dybkov V.I. Reaction diffusion and solid state chemical kinetics. Kyiv: The IPMS Publications, 2002. - 316 p.

55. Лариков Л.Н., Рябов В.Р., Фальченко В.М. Диффузионные процессы в твердой фазе при сварке. Москва: Машиностроение, 1975. - 192 с.

56. Рябов В.Р. Сварка плавлением алюминия со сталью. Киев: Наукова думка, 1969. - 232 с.

57. Рябов В.Р. Сварка алюминия и его сплавов с другими металлами. Киев: Наукова думка, 1983. - 264 с.

58. Tammann G. Über Anlauffarben von Metallen // Zeitschrift für Anorg. und Allg. Chemie. - 1920. - Vol. 111, iss. 1. - P. 78-89.

59. Furuto A., Kajihara M. Numerical Analysis for Kinetics of Reactive Diffusion Controlled by Boundary and Volume Diffusion in a Hypothetical Binary System //Mater. Trans. - 2008. - Vol. 49, iss. 2. - P. 294-303.

60. Growth of intermetallic layer in multi-laminated Ti/Al diffusion couples /L. Xu, Y.Y. Cui, Y.L. Hao, R. Yang//Mater. Sci. Eng. A. - 2006. - Vol. 435-436. - P. 638647.

61. Formation and growth kinetics of intermediate phases in Ni-Al diffusion couples /X. Ren, G. Chen, W. Zhou et al. // J. Wuhan Univ. Technol. Sci. Ed. - 2009. -Vol. 24, iss. 5. - P. 787-790.

62. Reaction diffusion and formation of Al3Ni and Al3Ni2 phases in the Al-Ni system / S.B. Jung, Y. Minamino, T. Yamane, S. Saji // J. Mater. Sci. Lett. - 1993. - Vol. 12, iss. 21. - P. 1684-1686.

63. Rashidi A.M., Amadeh A. Growth kinetics of aluminide layers on nanocrystalline nickel//Int. J. Mod. Phys. Conf. Ser. - 2012. - Vol. 05. - P. 654-660.

64. Mehrer H. Diffusion in Solids: Fundamentals, Methods, Materials, Diffusion-Controlled Processes. Berlin: Heidelberg, N.Y. Springer Science & Business Media, 2007. - 651 c.

65. The Kinetics of TiAl3 Formation in Explosively Welded Ti-Al Multilayers During Heat Treatment /F.Foadian, M. Soltanieh, M. Adeli, M. Etminanbakhsh //Metall. Mater. Trans. B. - 2016. - Vol. 47, iss. 5. - P. 2931-2937.

66. A Study on the Formation of Intermetallics During the Heat Treatment of Explosively Welded Al-Ti Multilayers / F.Foadian, M. Soltanieh, M. Adeli, M. Etminanbakhsh //Metall. Mater. Trans. A. - 2014. - Vol. 45, iss. 4. - P. 1823-1832.

67. Growth Characterization of Intermetallic Compound at the Ti/Al Solid State Interface / Y. Zhao, J. Li, R. Qiu, H. Shi //Materials (Basel). - 2019. - Vol. 12, iss. 3. -P. 472.

68. Interdiffusion and reaction between Zr and Al alloys from 425° to 625 °C / J. Dickson, L.Zhou, A.Paz y Puente et al. //Intermetallics. - 2014. - Vol. 49. - P. 154162.

69. Kidson G.V., Miller G.D. A study of the interdiffusion of aluminum and zirconium // J. Nucl. Mater. - 1964. - Vol. 12, iss. 1. - P. 61-69.

70. Laik A., Bhanumurthy K., Kale G.. Intermetallics in the Zr-Al diffusion zone //Intermetallics. - 2004. - Vol. 12, iss 1. - P. 69-74.

71. Microstructural evolution and growth behavior of intermetallic compounds at the liquid Al/solid Fe interface by synchrotron X-ray radiography / Z. Ding, Q.D. Hu, W. Lu et al. //Mater. Charact. - 2018. - Vol. 136. - P. 157-164.

72. Wang Y., Vecchio K.S. Microstructure evolution in Fe-based-aluminide metallic-intermetallic laminate (MIL) composites // Mater. Sci. Eng. A. - 2016. - Vol. 649. - P. 325-337.

73. Chen C.-Y., Hwang W.S. Effect of Annealing on the Interfacial Structure of Aluminum-Copper Joints //Mater. Trans. - 2007. - Vol. 48, iss. 7. - P. 1938-1947.

74. Amani H., Soltanieh M. Intermetallic Phase Formation in Explosively Welded Al/Cu Bimetals // Metall. Mater. Trans. B. - 2016. - Vol. 47, iss. 4. - P. 25242534.

75. Gosele U., Tu K.N. Growth kinetics of planar binary diffusion couples: ''Thin-film case'' versus ''bulk cases'' // J. Appl. Phys. - 1982. - Vol. 53, iss. 4. - P. 3252-3260.

76. Blanpain B., Mayer J. W. Kinetic description of the transition from a one-phase to a two-phase growth regime in Al/Pd lateral diffusion couples // J. Appl. Phys. -1990. - Vol. 68, iss. 7. - P. 3259-3267.

77. The Effect of Annealing on the Properties of AW5754 Aluminum Alloy-AZ31B Magnesium Alloy Explosively Welded Bimetals / M. Sahul, M. Sahul, J. Lokaj et al. // J. Mater. Eng. Perform. - 2019. - Vol. 28, iss. 10. - P. 6192-6208.

78. Divinski S. Defects and Diffusion in Ordered Compounds // Handbook of Solid State Diffusion, Volume 1. Elsevier, 2017. - 527 p.

79. Larikov L.N., Geichenko V.V., Falchenko V.M. Diffusion Processes in Ordered Alloys. Amerind Publishing Co. 1981. - 176 p.

80. Mehrer H. Diffusion in Intermetallics // Mater. Trans. JIM. - 1996. - Vol. 37, iss. 6. - P. 1259-1280.

81. On the texture in diffusion-grown layers of silicides and germanides with the FeB structure, Me X (Me=Ti, Zr; X =Si, Ge) or the ZrSi2 structure (ZrSi2, HfSi2, ZrGe2) / J. H. Maas, G. F. Bastin, F. J. J. Van Loo, R. Metselaar // J. Appl. Crystallogr. - 1984. - Vol. 17, iss. 2. - P. 103-110.

82. Mishin Y., Farkas D. Atomistic simulation of point defects and diffusion in B2 NiAl//Philos. Mag. A. - 1997. - Vol. 75, iss. 1. - P. 187-199.

83. Elcock E. W., McCombie C. W. Vacancy Diffusion in Binary Ordered Alloys //Phys. Rev. - 1958. - Vol. 109, iss. 2. - P. 605-606.

84. Stolwijk N.A., Gend M. van, Bakker H. Self-diffusion in the intermetallic compound CoGa //Philos. Mag. A. - 1980. - Vol. 42, iss. 6. - P. 783-808.

85. Kao C.R., Chang Y.A. On the composition dependencies of self-diffusion coefficients in B2 intermetallic compounds //Intermetallics. - 1993. - Vol. 1, iss. 4. - P. 237-250.

86. The Ni Self-Diffusion in NiAl: An Experimental Investigation of the Temperature and Composition Dependencies and Atomistic Simulation of Diffusion Mechanisms / S. V. Divinski, St. Frank, C.Herzig, U. Södervall // Solid State Phenom. -2000. - Vol. 72. - P. 203-208.

87. Herzig C., Przeorski T., Mishin Y. Self-diffusion in y-TiAl: an experimental study and atomistic calculations // Intermetallics. - 1999. - Vol. 7, iss. 3-4. - P. 389404.

88. Mishin Y., Herzig C. Diffusion in the Ti-Al system // Acta Mater. - 2000. -Vol. 48, iss. 3. - P. 589-623.

89. Microstructural and Nanoindentation Studies Across Diffusion-bonded Interfaces in Al/Cu Metal Intermetallic Laminates / S.S.M. Kartheek, K. V. Vamsi, B. Ravisankar et al. //Procedia Mater. Sci. - 2014. - Vol. 6. - P. 709-715.

90. Nakamura M., Kimura K. Elastic constants of TiAl3 andZrAl3 single crystals // J. Mater. Sci. - 1991. - T. 26, № 8. - C. 2208-2214.

91. Lazurenko D. V., Mali V.I., Thoemmes A. Formation of Metal-Intermetallic Laminate Composites by Spark Plasma Sintering of Metal Plates and Powder Work Pieces //Appl. Mech. Mater. - 2014. - Vol. 698. - P. 277-282.

92. Metal-Intermetallic Laminate Ti-Al3Ti Composites Produced by Spark Plasma Sintering of Titanium and Aluminum Foils Enclosed in Titanium Shells / D. V. Lazurenko, V.I. Mali, I.A. Bataev et al. //Metall. Mater. Trans. A. - 2015. - Vol. 46, iss. 9. - P. 4326-4334.

93. Luo J.G., Acoff V.L. Using cold roll bonding and annealing to process Ti/Al multi-layered composites from elemental foils // Mater. Sci. Eng. A. - 2004. - Vol. 379, iss. 1-2. - P. 164-172.

94. Growth kinetics of TiAl3 phase in annealed Al/Ti/Al explosively welded clads / D.M. Fronczek, R. Chulist, Z. Szulc, J. Wojewoda-Budka // Mater. Lett. - 2017. - Vol. 198. - P. 160-163.

95. Microstructure Changes and Phase Growth Occurring at the Interface of the Al/Ti Explosively Welded and Annealed Joints / D.M. Fronczek, R. Chulist, L. Litynska-Dobrzynska, et al. // J. Mater. Eng. Perform. - 2016. - Vol. 25, iss. 8. - P. 3211-3217.

96. The formation of TiAl3 during heat treatment in explosively welded Ti-Al multilayers / F. Foadian, M. Soltanieh , M. Adeli, M. Etminanbakhsh // Iran. J. Mater. Sci. Eng. - 2014. - Vol. 11, iss. 4. - P. 12-19.

97. Eremenko V.N., Natanzon Y. V., Petrishchev V.Y. Kinetics offormation of the TiAl3 phase in the Ti-Al system // Sov. Powder Metall. Met. Ceram. - 1987. - Vol. 26.

- P. 118-122.

98. Assari A.H., Eghbali B. Solid state diffusion bonding characteristics at the interfaces of Ti and Al layers // J. Alloys Compd. - 2019. - Vol. 773. - P. 50-58.

99. On the kinetics of TiAl3 intermetallic layer formation in the titanium and aluminum diffusion couple /Mirjalili M. et al. //Intermetallics. - 2013. - Vol. 32. - P. 297-302.

100. Lazurenko D.B., Mali V.I., Shevtsova K.E. Structure and Properties of Al-Ti Multilayered Composites with Intermetallic Layers // Appl. Mech. Mater. - 2014. - Vol. 682. - P. 132-137.

101. Effects of ductile laminate thickness, volume fraction, and orientation on fatigue-crack propagation in Ti-Al3Ti metal-intermetallic laminate composites / R.R. Adharapurapu, K. S. Vecchio, Fw Jiang, A. Rohatgi. //Metall. Mater. Trans. A. - 2005.

- Vol. 36, iss. 6. - P. 1595-1608.

102. Reinforcing effect of laminate structure on the fracture toughness of Al3Ti intermetallic / Y. Cao, D. Zhang, P. Zhou et al. // Int. J. Miner. Metall. Mater. - 2020. -Vol. 27, iss. 5. - P. 678-686.

103. Deformation and fracture of explosion-welded Ti/Al plates: A synchrotron-based study / J.C. E, J. Y. Huanga, B. X. Bie et al. II Mater. Sci. Eng. A. - 2016. - Vol. 674. - P. 308-317.

104. The Texture in Diffusion-Grown Layers of Trialuminides MeAl3 (Me =Ti, V, Ta, Nb, Zr, Hf) and VNi3 / J.H. Maas, G.F. Bastin, Loo van FJJ, R. Metselaar // Int. J. Mater. Res. - 1983. - Vol. 74, iss. 5. - P. 294-299.

105. Thiyaneshwaran N., Sivaprasad K., Ravisankar B. Nucleation and growth of TiAl3 intermetallic phase in diffusion bonded Ti/Al Metal Intermetallic Laminate // Sci. Rep. - 2018. - Vol. 8, iss. 1. - P. 16797.

106. Microstructural and Phase Composition Differences Across the Interfaces in Al/Ti/Al Explosively Welded Clads / D.M. Fronczek, R. Chulist, L. Litynska-Dobrzynska et al. //Metall. Mater. Trans. A. - 2017. - Vol. 48, iss. 9. - P. 4154-4165.

107. EBSD investigation on the interface microstructure evolution of Ti-Al3Ti laminated composites during the preparation process / Z. Wei, M. Yuan, X. Shen et al. // Mater. Charact. - 2020. - Vol. 165. - P. 110374.

108. Microstructure and fracture mechanism of Ti/Al layered composite fabricated by explosive welding / Y. Pei, T. Huang, F. Chen et al. // Vacuum. - 2020. -Vol. 181. - P. 109596.

109. Formation of TiAl3 layer on titanium alloys / J.Krâl, M.Ferdinandy, D.Liska, P.Diko //Mater. Sci. Eng. A. - 1991. - Vol. 140. - P. 479-485.

110. Nonaka K., Fujii H., Nakajima H. Effect of Oxygen in Titanium on Reaction Diffusion between Ti and Al // J. Japan Inst. Met. - 2000. - Vol. 64, iss. 2. - P. 85-94.

111. Characterization on Solid Phase Diffusion Reaction Behavior and Diffusion Reaction Kinetic of Ti/Al / S. Yu, W. Zhipeng, H. Lianxi et al. // Rare Met. Mater. Eng. -2017. - Vol. 46, iss. 8. - P. 2080-2086.

112. Effect of diffusion barrier and impurities in titanium on the growth rate of TiAl3 layer / T. Shimozaki, T. Okino, M. Yamane et al. //Defect Diffus. Forum. - 1997. -Vol. 143-147. - P. 591-596

113. Desai V. Materials for high-temperature protection // J. Mater. Eng. Perform. - 2006. - Vol. 58, iss. 1. - P. 15-16.

114. Hultgren R. Selected Values of Thermodynamic Properties of Metals and Alloys. Metals Park, Ohio: American Society for Metals, 1973. - 1435 p.

115. Синельникова В.С., Подергин В.А., Речкин В.Н. Алюминиды. Киев: Наукова думка, 1965. - 242 с.

116. Еременко В.Н., Иванова Т.С., Лесник Н.Д. Изучение природы и особенностей формирования приконтактной зоны при растекании алюминия по никелю // Адгезия расплавов и пайка материалов. - 1989. - № 5. - С. 21-25.

117. Николаев Б.В., Тягунов Г.В., Баум Б.А. Влияние подготовки расплава на структуру и свойства интерметаллидного сплава на основе Ni3Al // Известия АН СССР. Металлы. - 1991. - № 1. - С. 104-200.

118. Vecchio K.S. Process for making metallic/intermetallic composite laminate material and materials so produced especially for use in lightweight armor: Patent No.: US 6,357,332 B1 (45) Date of Patent. 1998 P. 6.

119. Чуларис А.А., Чумаченко Г.В., Селезнев П.И. Кинетика растекания алюминия на никеле в условиях пайки // Вестник ДГТУ. - 2006. - Т. 6, № 2. - С. 110-115.

120. Phase Characterization of Diffusion Soldered Ni/Al/Ni Interconnections / G.A. López, S. Sommadossi, W. Gust, E.J. Mittemeijer, P. Zieba // Interface Sci. - 2002.

- Iss. 10. - P. 13-19.

121. Kinetic behaviour of diffusion-soldered Ni/Al/Ni interconnections / G.A. López, S. Sommadossi, P. Zieba et al. //Mater. Chem. Phys. - 2003. - Vol. 78, iss. 2. -P. 459-463.

122. Nickel-aluminum diffusion: A study of evolution of microstructure and phase /H. Alimadadi, C. Kjartansdóttir, A. Burrows et al. //Mater. Charact. - 2017. - Vol. 130.

- P. 105-112.

123. A phase-field study of the aluminizing of nickel / T. Philippe, D. Erdeniz, D.C. Dunand, Voorhees P. W. //Philos. Mag. - 2015. - Vol. 95, iss. 9. - P. 935947.

124. Growth Kinetics of the Selected Intermetallic Phases in Ni/Al/Ni System with Various Nickel Substrate Microstructure /1. Kwiecien, P. Bobrowski, A. Wierzbicka-Miernik et al. //Nanomaterials. - 2019. - Vol. 9, iss. 2. - P. 134.

125. Tumminello S., Sommadossi S. Growth Kinetics of Intermetallic Phases in Transient Liquid Phase Bonding Process (TLPB) in Al /Ni System // Defect Diffus. Forum.

- 2012. - Vol. 323-325. - P. 465-470.

126. Intermetallic phase formation during annealing of Al/Ni multilayers / A. S. Edelstein, R. K. Everett, G. Y. Richardson et al. // J. Appl. Phys. - 1994. - Vol. 76, iss. 12. - P. 7850-7859.

127. Al/Ni formation reactions: characterization of the metastable Al9Ni2 phase and analysis of its formation / K.J.Blobaum, D.Van Heerden, A.J.Gavens, T.P.Weihs et al. // Acta Mater. - 2003. - Vol. 51, iss. 13. - P. 3871-3884.

128. Morphological characteristics of multi-layer/substrate systems / W. Woiczynski, E. Guzik, J. Janczak-Rusch et al. //Mater. Charact. - 2006. - Vol. 56, iss. 45. - P. 274-280.

129. Meta-Stable Conditions of Diffusion Brazing / W. Wolczynski, T. Okane, C. Senderowski et al. // Arch. Metall. Mater. - 2011. - Vol. 56, iss. 2. - P. 311 - 323.

130. In situ observation on the formation of intermetallics compounds at the interface of liquid Al/solid Ni / Z. Ding, Q. Hu, W. Lu et al. // Scr. Mater. - 2017. - Vol. 130. - P. 214-218.

131. Analysis of the reaction runaway in Al/Ni multilayers with combined nanocalorimetry and time-resolved X-ray diffraction / T.Neuhauser, G. Tinti, H.Leiste et al. // Acta Mater. - 2020. - Vol. 195. - P. 579-587.

132. Denisov I. V., Saykov I. V., Kapustin R.D. Explosion welding of Al + Cu bimetallic joints for electrical contacts // Weld. Int. - 2017. - Vol. 31, iss. 10. - P. 773776.

133. Kim W.N., Hong S.I. Interactive deformation and enhanced ductility of tri-layered Cu/Al/Cu clad composite //Mater. Sci. Eng. A. - 2016. - Vol. 651. - P. 976-986.

134. Hug E., Bellido N. Brittleness study of intermetallic (Cu, Al) layers in copper-clad aluminium thin wires //Mater. Sci. Eng. A. - 2011. - Vol. 528, iss. 22-23. -P. 7103-7106.

135. Matysik P., Jozwiak S., Czujko T. Characterization of Low-Symmetry Structures from Phase Equilibrium of Fe-Al System—Microstructures and Mechanical Properties //Materials (Basel). - 2015. - Vol. 8, iss. 3. - P. 914-931.

136. Cheng W.J., Wang C.J. Study of microstructure and phase evolution of hot-dipped aluminide mild steel during high-temperature diffusion using electron backscatter diffraction // Appl. Surf. Sci. - 2011. - Vol. 257, iss. 10. - P. 4663-4668.

137. Wang Y., Vecchio K.S. Microstructure evolution in a martensitic 430 stainless steel-Al metallic-intermetallic laminate (MIL) composite //Mater. Sci. Eng. A.

- 2015. - Vol. 643. - P. 72-85.

138. Interdiffusion and Reaction Between Al and Zr in the Temperature Range of 425 to 475 °C / A. Mehta, J. Dickson, R. Newell et al. // J. Phase Equilibria Diffus. -2019. - Vol. 40, iss. 4. - P. 482-494.

139. Interfacial microstructure evolution and deformation mechanism in an explosively welded Al/Mg alloy plate / T. Zhang, W. Wang, W. Zhang et al. // J. Mater. Sci. - 2019. - Vol. 54, iss. 12. - P. 9155-9167.

140. The effect of annealing on the interface microstructure and mechanical characteristics of AZ31B/AA6061 composite plates fabricated by explosive welding / N. Zhang, W. Wang, X. Cao, J. Wu et al. //Mater. Des. - 2015. - Vol. 65. - P. 1100-1109.

141. Influence of multi-pass rolling and subsequent annealing on the interface microstructure and mechanical properties of the explosive welding Mg/Al composite plates / Z. Chen, D. Wang, X. Cao et al. // Mater. Sci. Eng. A. - 2018. - Vol. 723. - P. 97-108.

142. Using the explosive cladding methodfor production of Mg-Al bimetallic bars /S. Mroza, G. Stradomski, H. Dyja A.Galka // Arch. Civ. Mech. Eng. - 2015. - Vol. 15, iss. 2. - P. 317-323.

143. Influence of strong static magnetic field on intermediate phase growth in Mg-Al diffusion couple /Z.F. Li, J. Donga, X.Q. Zeng et al. // J. Alloys Compd. - 2007.

- Vol. 440, iss. 1-2. - P. 132-136.

144. Effect of annealing on interface microstructures and tensile properties of rolled Al/Mg/Al tri-layer clad sheets / A. Macwan, X.Q. Jiang, C.Li et al. //Mater. Sci. Eng. A. - 2013. - Vol. 587. - P. 344-351.

145. Howard J. K., Lever R. F., Smith P. J. Kinetics of compound formation in thin film couples of Al and transition metals // J. Vac. Sci. Technol. - 1976. - Vol. 13, iss. 1. - P. 68-71.

146. Grushko B., Freiburg C. Discussion of "crystallographic characterization of the Al-Co decagonal quasicrystal and its monoclinic approximant T2-Al13Co4" // Metall. Mater. Trans. A. - 1994. - Т. 25, № 11. - С. 2535-2536.

147. Structure variations of mechanically alloyed Al-Co powder during annealing/H. X. Sui, M. Zhu, W.G. Liu, M. Qi et al. // J. Appl. Phys. - 1994. - Vol. 75, iss. 11. - P. 7514-7518.

148. High temperature strength of niobium aluminide intermetallics / E.P. Barth, J.K. Tien, S. Uejo, S.Kambara // Mater. Sci. Eng. A. - 1992. - Vol. 153, iss. 1-2. - P. 398-401.

149. Maliutina I., Lazurenko D., Esikov M. Multilayered Nb-Al composite manufactured by explosive welding//MATEC Web Conf. / ed. Bratan S. et al. - 2017. -Vol. 129. - P. 02023.

150. Structure and Mechanical Behavior of Al-Nb Hybrids Obtained by High-Pressure-Torsion-Induced Diffusion Bonding and Subsequent Annealing / G. Korznikova, E. Korznikova, K. Nazarov et al. // Adv. Eng. Mater. - 2021. - Vol. 23, iss. 1. - P. 2000757.

151. Ion-beam mixing and thermal annealing of Al-Nb and Al-Ta thin films / A. K. Rai, R. S. Bhattacharya, M. G. Mendiratta et al. // J. Mater. Res. - 1988. - Vol. 3, iss. 6. - P. 1082-1088.

152. Рябов В.Р. Применение биметаллических и армированных сталеалюминиевых соединений. Москва: Металлургия, 1975. - 287 с.

153. Лысак В.И., Седых В.С., Трыков Ю.П. Энергетические параметры сварки взрывом многослойных композиционных соединений // Материалы международного симпозиума по использованию энергии взрыва для производства металлических материалов с новыми свойствами. Готвальдов (ЧССР), - 1979. - С. 152-162.

154. Определение параметров ударно-сжатого газа в сварочном зазоре впереди точки контакта при плакировании взрывом / Бондаренко С.Ю. и др. // Автоматическая сварка. - 2009. - Т. 679, № 11. - С. 46-48.

155. Дерибас А.А., Захаренко И.Д. О поверхностных эффектах при косых соударениях металлических // Физика горения и взрыва. - 1975. - Т. 11, № 1. - С. 151-153.

156. Первухин Л.Б., Первухина О.Л. Взаимодействие ударно-сжатого газа в сварочном зазоре со свариваемыми поверхностями при сварке взрывом // Сварочное производство. - 2016. - № 6. - С. 20-25.

157. Первухина О.Л. Разработка и внедрение технологии плакирования взрывом крупногабаритных листов и плит из конструкционной стали коррозионностойкой сталью и титаном. Волгоградский Государственный Технический Университет, 2021. - 305 с.

158. О возможном возгорании выбрасываемых в зазор частиц при сварке титана взрывом / А. А. Бердыченко, Б. С. Злобин, Л. Б. Первухин, А. А. Штерцер, // Физика горения и взрыва. - 2003. - Т. 39, № 2. - С. 128-136.

159. Wittman R.H. The influence of collision parameters of the strength and microstructure of an explosion welded aluminium alloy // Proc. 2nd Int. Sym. on Use of an Explosive Energy in Manufacturing Metallic Materials. Marianske Lazne, - 1974. -С. 153-168.

160. Deribas A.A., Zakharenko I.D. Surface effects with oblique collisions between metallic plates // Combust. Explos. Shock Waves. - 1974. - Vol. 10, - P. 358367.

161. Walsh J.M., Shreffler R. G., Willig F.J. Limiting Conditions for Jet Formation in High Velocity Collisions // J. Appl. Phys. - 1953. - Vol. 24, iss. 3. - P. 349-359.

162. Cowan G.R., Holtzman A.H. Flow Configurations in Colliding Plates: Explosive Bonding// J. Appl. Phys. - 1963. - Vol. 34, iss. 4. - P. 928-939.

163. de Rosset W.S. Analysis of Explosive Bonding Parameters // Mater. Manuf. Process. - 2006. - Vol. 21, iss. 6. - P. 634-638.

164. Захаренко И.Д. Критические режимы при сварке взрывом // Физика горения и взрыва. - 1972. - № 3. - С. 422-427.

165. Ефремов В.В., Захаренко И.Д. К определению верхней границы области сварки взрывом // Физика горения и взрыва. - 1976. - Т. 12, № 2. - С. 255260.

166. Cowan G.R., Bergmann O.R., Holtzman A.H. Mechanism of bond zone wave formation in explosion-clad metals // Metall. Mater. Trans. B. - 1971. - Vol. 2, iss. 11. -P. 3145-3155.

167. Семенов А.П. Исследлвание схватывания металлов при совместном пластическом деформировании. Москва: АН СССР, 1953. - 120 с.

168. Седых В.С., Соннов А.П. Расчет энергетического баланса процесса сварки взрывом // Физика и химия обработки материалов. - 1970. - № 2. - С. 6-13.

169. Каракозов Э.С. Соединение металлов в твердой фазе. Москва: Металлургия, 1976. - 246 с.

170. Красулин Ю.Л. Взаимодействие металла с полупроводником в твердой фазе. Москва: Наука, 1971. - 119 с.

171. Красулин Ю.Л. Дислокации как активные центры в топохимических реакциях // Теоретическая и экспериментальная химия. - 1967. - Т. 3, № 1. - С. 5865.

172. Красулин Ю.Л., Шоршоров М.Х. О механизме образования соединения разнородных материалов в твердом состоянии // Химия и физика обработки металлов. - 1967. - № 1. - С. 89-97.

173. Ашаев В.К., Доронин Г.С., Ермолович Е.И. Использование методов сварки взрывом и взрывной термической обработки металлов для создания многослойных броневых композиций, имеющих повышенную пулестойкость и живучесть // Вооружение, автоматизация, управление. Ковров, - 2006. - С. 317319.

174. Марочник стали и сплавов [Электронный ресурс]. URL: http://www.splav-kharkov.com/ (дата обращения: 22.01.2019).

175. Периодическая таблица pt.kle.cz [Электронный ресурс]. URL: https://pt.kle.cz/en_US/index.html. (дата обращения: 22.01.2019).

176. Palmqvist S.A. A method to determine the toughness of brittle materials, especially hard materials // Jernkontorets Ann. - 1957. - Vol. 141. - P. 303- 307.

177. Oliver W.C., Pharr G.M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments // J. Mater. Res. - 1992. - Vol. 7, iss. 6. - P. 1564-1583.

178. Дерибас А.А. Классификация течений, возникающих при косых соударениях металлических пластин // Второй международный симпозиум «Использование энергии взрыва при выработке металлических материалов с новыми свойствами». Марианске-Лазне, - 1973. - С. 31-43.

179. Meyers M.A. Dynamic Behavior of Materials. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc., 1994. - 668 с.

180. Johnson G.R. Cook. W.H. A constitutive model and data for metals subjected to large strains, high strain rates and high temperatures // Proceedings of the 7th International Symposium on Ballistics. - 1983 - P. 541-547.

181. Johnson G.R., Cook W.H. Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures // Eng. Fract. Mech. Elsevier,

- 1985. - Vol. 21, iss. 1. - P. 31-48.

182. Corbett B.M. Numerical simulations of target hole diameters for hypervelocity impacts into elevated and room temperature bumpers //Int. J. Impact Eng.

- 2006. - Vol. 33, iss. 1-12. - P. 431-440.

183. Lesuer D.R., Kay G.J., LeBlanc M.M. Modeling Large-Strain, High-Rate Deformation in Metals // Third Biennial Tri-Laboratory Engineering Conference Modeling and Simulation. Pleasanton, CA, - November 3-5. 1999, - P 2001.

184. Nassiri A., Kinsey B. Numerical studies on high-velocity impact welding: smoothed particle hydrodynamics (SPH) and arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) // J. Manuf. Process. The Society of Manufacturing Engineers, - 2016. - Vol. 24. - P. 376381.

185. Liu M.B., Zhang Z.L., Feng D.L. A density-adaptive SPH method with kernel gradient correction for modeling explosive welding // Comput. Mech. Springer Berlin Heidelberg, - 2017. - Vol. 60, iss. 3. - P. 513-529.

186. Towards better understanding of explosive welding by combination of numerical simulation and experimental study / I.A. Bataeva, S. Tanaka, Q. Zhou et al. // Mater. Des. The Authors, - 2019. - Vol. 169. - P. 107649.

187. Tanaka K. Numerical studies on the explosive welding by smoothed particle hydrodynamics (SPH) // AIP Conf. Proc. - 2007. - Vol. 955. - P. 1301-1304.

188. Numerical simulation of Ti/Al bimetal composite fabricated by explosive welding/ Y. Li, C. Liu, H. Yu et al. //Metals (Basel). - 2017. - Vol. 7, iss. 10. - 13 p.

189. Zhou Q., Feng J., Chen P. Numerical and experimental studies on the explosive welding of tungsten foil to copper // Materials (Basel). - 2017. - Vol. 10, iss. 9. - 16 p.

190. SPH analysis on formation manner of wavy joint interface in impact welded Al/Cu dissimilar metal plates / J. Nishiwaki, Y. Sawa, Y. Harada, S. Kumai // Mater. Sci. Forum. - 2014. - Vol. 794-796. - P. 383-388.

191. Experimental and numerical investigation of microstructure and mechanical behavior of titanium/steel interfaces prepared by explosive welding / Q. Chu, M. Zhang, J. Li, C. Yan //Mater. Sci. Eng. A. Elsevier, - 2017. - Vol. 689. - P. 323-331.

192. Мали В.И., Симонов В.А. Некоторые эффекты, возникающие при взаимодействии ударных волн с полостями в металлах // Второй международный симпозиум «Использование энергии взрыва при выработке металлических материалов с новыми свойствами». Марианске-Лазне, - 1974. - С. 83-96.

193. A wavy versus straight interface in the explosive welding of aluminum to steel / A. Szecket, O. T. Inal, D. J. Vigueras, J. Rocco // J. Vac. Sci. Technol. A Vacuum, Surfaces, Film. - 1985. - Vol. 3, iss. 6. - P. 2588-2593.

194. Дерибас А.А., Кудинов В.М., Матвеенков Ф.И. Влияние начальных параметров на процесс волнообразования на при сварке металлов взрывом. Физика горения и взрыва // Физика горения и взрыва. - 1967. - Т. 3, № 4. - С. 561-568.

195. Кузьмин Г.Е., Яковлев И.В. Исследование соударения металлических пластин со сверхзвуковой скоростью точки контакта // Физика горения и взрыва. -1973. - Т. 9, № 5. - С. 746-753.

196. Основные закономерности деформирования металла околошовной зоны при сварке взрывом алюминия / Е.А. Чугунов, С.В. Кузьмин, В.И. Лысак, А.П. Пеев // Физика и химия обработки материалов. - 2001. - Т. 3. - С. 39-44.

197. Welding Window: Comparison of Deribas' and Wittman 's Approaches and SPH Simulation Results / Yu.Yu. Emurlaeva, I.A Bataev, Qiang Zhou et al. // Metals (Basel). - 2019. - Vol. 9, iss. 12. - P. 1323.

198. CrosslandB., Williams J.D. Explosive welding//Metall. Rev. - 1970. - Vol. 15, iss. 1, - P. 79-100

199. High cooling rates and metastable phases at the interfaces of explosively welded materials /I.A. Bataev, D. V. Lazurenko, S. Tanaka et al. // Acta Mater. - 2017. -Vol. 135. - P. 277-289.

200. Ultrahigh Cooling Rates at the Interface of Explosively Welded Materials and Their Effect on the Formation of the Structure of Mixing Zones / I.A. Bataev, D. V. Lazurenko, Yu. N. Malyutina et al. // Combust. Explos. Shock Waves. - 2018. - Vol. 54, iss. 2. - P. 238-245.

201. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. Т. 1. Машиностро. Москва, 2001. - 920 с.

202. Кикоин И.К. Таблицы физических величин. Справочник. Москва: Атомиздат., 1976. - 1008 с.

203. Addaschain R., Abbaschian L., Reed-Hill R.E. Physical metallurgy principles. Cengage Learning, 2009. - 750 p.

204. Nucleation and growth of titanium aluminide in an explosion-welded laminate composite /I.A. Bataev, A.A. Bataev, V.I. Mali et al. // Phys. Met. Metallogr. -2012. - Vol. 113, iss 10. - P. 947-956.

205. Saunders N., Rivlin V.G. Thermodynamic characterization of Al-Cr, Al-Zr, and Al-Cr-Zr alloy systems //Mater. Sci. Technol. - 1986. - Vol. 2, iss. 6. - P. 520-527.

206. Cahn R. W. Binary Alloy Phase Diagrams-Second edition. T. B. Massalski, Editor-in-Chief; H. Okamoto, P. R. Subramanian, L. Kacprzak, Editors. ASM International, Materials Park, Ohio, USA. December 1990 // Adv. Mater. - 1991. - Vol. 3, iss. 12. - P. 628-629.

207. van Loo F.J.., Rieck G.. Diffusion in the titanium-aluminium system—I. Interdiffusion between solid Al and Ti or Ti-Al alloys // Acta Metall. - 1973. - Vol. 21, iss. 1. - P. 61-71.

208. Dickson M.J. The significance of texture parameters in phase analysis by X-ray diffraction // J. Appl. Crystallogr. - 1969. - Vol. 2, iss. 4. - P. 176-180.

209. Potekaev A.I. Long-period states of ordered metal alloys. 1. Analysis of structural features // Russ. Phys. J. - 1995. - Vol. 38, iss. 6. - P. 549-562.

210. Miida R., Watanabe D. Long-Period Structures of Al-Rich Al-Ti Alloys // MRS Proc. - 1983. - Vol. 21. - P. 247.

211. Long period structures in Til + xAl3-x alloys: experimental evidence of a deviPs staircase? / A. Loiseau, G. van Tendeloo, R. Portier, F. Ducastelle // J. Phys. Paris. - 1985. - Vol. 46. iss. 4, - P. 595-613.

212. Miida R., Kasahara M., Watanabe D. Long-Period Antiphase Domain Structures of Al-Ti Alloys near Composition Al3Ti // Jpn. J. Appl. Phys. - 1980. - Vol. 19, iss. 11. - P. L707-L710.

213. Structural stability, mechanical properties and stacking fault energies of TiAl3 alloyed with Zn, Cu, Ag: First-principles study / H. Hu, X. Wu, R. Wang et al. // J. Alloys Compd. - 2016. - Vol. 666. - P. 185-196.

214. Jahnátek M., Krajcí M., Hafner J. Interatomic bonds and the tensile anisotropy of trialuminides in the elastic limit: a density functional study for Al 3 (Sc, Ti, V, Cr) // Philos. Mag. - 2007. - Vol. 87, iss. 11. - P. 1769-1794.

215. Covalent radii revisited/B. Cordero, V. Gómez, A.E. Platero-Prats et al. // Dalt. Trans. - 2008. - Iss. 21. - P. 2832-2838.

216. Wells, A. F. Structural inorganic chemistry (4th edition). London: Oxford University Press. 1975. - 1095 p.

217. Diffusion in intermetallic compounds: The ordered Cu^Au rule, its history / F.M. D 'Heurle, P. Gas, C. Lavoie, J. Philibert // Zeitschrift fuer Metallkunde/Materials Research and Advanced Techniques. - 2004. - Vol. 95, iss. 10. - P. 852-859.

218. Hancock G.F. Diffusion of nickel in alloys based on the intermetallic compoundNi-iAl(y') //Phys. Status Solidi. - 1971. - Vol. 7, iss. 2. - P. 535-540.

219. Maeda S., Tanaka T., Koiwa M. Diffusion Via Six-Jump Vacancy Cycles in the L12 Lattice //Defect Diffus. Forum. - 1993. - Vol. 95-98. - P. 855-858.

220. Interstitial and substitutional diffusion of metallic solutes in Ti3Al / J. Breuer, T. Wilger, M. Friesel, C. Herzig//Intermetallics. - 1999. - Vol. 7, iss. 3-4. - P. 381-388.

221. Новиков И.И., Розин К.М. Кристаллография и дефекты кристаллической решетки. Москва: Металлургия, 1990. - 336 с.

222. Fabrication of a thick surface layer of Al3Ti on Ti substrate by reactive-pulsed electric current sintering/ T. Matsubara, T. Shibutani, K. Uenishi, K.F. Kobayashi //Intermetallics. - 2000. - Vol. 8, iss. 7. - P. 815-822.

223. First-principles calculations of binary Al compounds: Enthalpies of formation and elastic properties / J. Wang, S. Shang, Y. Wang et al. // Calphad. - 2011.

- Vol. 35, iss. 4. - P. 562-573.

224. Determination of the Young Modulus of Ti-TiAl3 Metallic Intermetallic Laminate Composites by Nano-Indentation / T. Yener, S. Güler, S. Siddique et al. // Acta Phys. Pol. A. - 2016. - Vol. 129, iss. 4. - P. 604-606.

225. Effect of solid solution of Si on mechanical properties of TiAl3 based on the multi-laminated Ti-(SiCP/Al) composite system / J.C. Pang, X. Cui, A. Li et al. //Mater. Sci. Eng. A. - 2013. - Vol. 579. - P. 57-63.

226. On the governing fragmentation mechanism of primary intermetallics by induced cavitation / A. Priyadarshi, M. Khavari, T. Subroto et al. // Ultrason. Sonochem.

- 2021. - Vol. 70. - P. 105260.

227. Microstructure and Mechanical Properties of TiAl3/Al2O3 in situ Composite by Combustion Process / T. Huy, H. Fujiwara, R. Yoshida et al. //Mater. Trans. - 2014.

- Vol. 55, iss. 7. - P. 1091-1093.

228. Processing, microstructural characterization and mechanical properties of in situ Ti3AlC2/TiAl3 composite by hot pressing / T. Ai, F. Liu, X. Feng et al. // Mater. Sci. Eng. A. - 2014. - Vol. 610. - P. 297-300.

229. The structural stability, mechanical properties and stacking fault energy of Al3Zr precipitates in Al-Cu-Zr alloys: HRTEM observations and first-principles calculations / H. Hu, M. Zhao, X. Wu et al. // J. Alloys Compd. - 2016. - Vol. 681. - P. 96-108.

230. Castleman L.S., Seigle L.L. Layer Growth during lnterdiffusion in the Aluminum-Nickel Alloy System // Trans. Metall. Soc. AIME. - 1958. - Vol. 212. - P. 589-596.

231. Safari M., Shahriari Nogorani F. Formation mechanism of high activity aluminide coating on Ni-CeO2 coated Rene 80 alloy // Surf. Coatings Technol. - 2017. -Vol. 329. - P. 218-223.

232. Janssen M.M.P., Rieck G.D. Reaction diffusion and Kirkendall-effect in the nickel-aluminum system // Trans. Metall. Soc. AIME. - 1967. - Vol. 239, iss. 9. - P. 13721385.

233. Liu J.C., Mayer J.W., Barbour J.C. Kinetics of NiAl3 and Ni2Al3 phase growth on lateral diffusion couples // J. Appl. Phys. - 1988. - Vol. 54. iss. 2. - P. 656662.

234. Use of the effective heat of formation rule for predicting phase formation sequence in Al-Ni systems / R. Pretorius, R.D. Reus, A. Vredenberg, F. Saris // Mater. Lett. - 1990. - Vol. 9, iss. 12. - P. 494-499.

235. Rizov B., Gogovska D.S., Manojlovic R. The effects of dissolution of the solid nickel in liquid aluminum // Acta Metall. Slovaca. - 2016. - Vol. 22, iss. 4. - P. 222.

236. Wang Y., Zhou S., Vecchio K.S. Annealing effects on the microstructure and properties of an Fe-basedMetallic-Intermetallic Laminate (MIL) composite //Mater. Sci. Eng. A. - 2016. - Vol. 665. - P. 47-58.

237. Bouché K., Barbier F., Coulet A. Intermetallic compound layer growth between solid iron and molten aluminium // Mater. Sci. Eng. A. - 1998. - Vol. 249, iss. 1-2. - P. 167-175.

238. Crystallography of Fe2Al5 phase at the interface between solid Fe and liquid Al /N. Takata, M. Nishimoto, S. Kobayashi, M. Takeyama //Intermetallics. - 2015. - Vol. 67. - P. 1-11.

239. On the formation and growth of intermetallic phases during interdiffusion between low-carbon steel and aluminum alloys / H. Springer, A. Kostka, E. Payton et al. // Acta Mater. - 2011. - Vol. 59, iss. 4. - P. 1586-1600.

240. Structure refinement of the iron-aluminium phase with the approximate composition Fe2Al5 / U. Burkhardt, Y. Grin, M. Ellner, K. Peters // Acta Crystallogr. Sect. B Struct. Sci. - 1994. - Vol. 50, iss. 3. - P. 313-316.

241. Black P.J. The structure of FeAl3. II // Acta Crystallogr. - 1955. - Vol. 8, iss. 3. - P. 175-182.

242. Metallurgy of continuous hot dip aluminizing / R. W. Richards, R.D. Jones, P.D. Clements, H. Clarke //Int. Mater. Rev. - 1994. - Vol. 39, iss. 5. - P. 191-212.

243. Heumann T., Dittrich S. Über die Kinetik der Reaktion von festem und flüssigem Aluminium mit Eisen //Int. J. Mater. Res. - 1959. - Vol. 50, iss. 10. - P. 617625.

244. Kinetic interactions between solid iron and molten aluminium / A. Bouayad, C. Gerometta, A. Belkebir, A. Ambari // Mater. Sci. Eng. A. - 2003. - Vol. 363, iss. 1-2. - P. 53-61.

245. Gebhardt E., Obrowski W. Reaktionen von festem Eisen mit Schmelzen aus Aluminium und Aluminiumlegierungen // Int. J. Mater. Res. - 1953. - Vol. 44, iss. 4. - P. 154-160.

246. Eggeler G., Auer W., Kaesche H. On the influence of silicon on the growth of the alloy layer during hot dip aluminizing // J. Mater. Sci. - 1986. - Vol. 21, iss. 9. -P. 3348-3350.

247. Microstructural Evolutions and its Impact on the Corrosion Behaviour of Explosively Welded Al/Cu Bimetal / M. R. Jandaghi, A. Saboori, G. Khalaj, M.K.G. Shiran //Metals (Basel). - 2020. - Vol. 10, iss. 5. - P. 634.

248. Kim I.-K., Hong S.I. Effect of heat treatment on the bending behavior of tri-layered Cu/Al/Cu composite plates //Mater. Des. - 2013. - Vol. 47. - P. 590-598.

249. Effect of Annealing on the Interface and Mechanical Properties of Cu-Al-Cu Laminated Composite Prepared with Cold Rolling / X. Fu, Rui Wang, Q. Zhu et al. // Materials (Basel). - 2020. - Vol. 13, iss. 2. - P. 369.

250. Jain M., Gupta S.. Formation of intermetallic compounds in the Ni-Al-Si ternary system //Mater. Charact. - 2003. - Vol. 51, iss. 4. - P. 243-257.

251. Adabi M., Amadeh A.A. Formation mechanisms of Ni-Al intermetallics during heat treatment of Ni coating on 6061 Al substrate // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. - 2015. - Vol. 25, iss. 12. - P. 3959-3966.

252. Иванько А.А. Твердость. Киев: Наукова думка, 1968. - 128 с.

253. Чуларис А.А., Чумаченко Г.В., Селезнев П.И. Исследование переходной зоны взаимодействия никеля с алюминием в условиях пайки // Вестник ДГТУ. - 2006. - Т. 6, № 2(29). - С. 103-109.

254. Drits M.Y., Kadaner E.S., Vashchenko A.A. A study of the structure and properties of certain aluminides // NTRS - NASA Tech. Reports Serv. 1982. - 13 p.

255. Atomistic modeling of Co-Al compounds / C. Zhang, S. Huang, J. Shen, N. Chen // J. Mater. Res. - 2013. - Vol. 28, iss. 19. - P. 2720-2727.

256. Anomalous yielding in the complex metallic alloy Al13Co4 / C. Walter, J. Wheeler, J. Barnard et al. // Acta Mater. - 2013. - Vol. 61, iss. 19. - P. 7189-7196.

257. Characterisation of intermetallic growth in copper and gold ball bonds on aluminium metallization / F. Wulff, C. Breach, D. Stephan et al. // Proceedings of 6th Electronics Packaging Technology Conference - 2004. - P. 348-353.

258. Von Dzhu Yon. Mechanical and thermodynamic properties of kinetic sprayed and post-heat treated reactive Al, Al+Ni metal layers for increasing the reactivity of Cu liner: thesis / Von Dzhu Yon. - Hanyang University. - 2013. - 95 с.

259. Kouters M.H.M., Gubbels G.H.M., Dos Santos Ferreira O. Characterization of intermetallic compounds in Cu-Al ball bonds: Mechanical properties, interface delamination and thermal conductivity //Microelectron. Reliab. - 2013. - Vol. 53, iss. 8. - P. 1068-1075.

260. Structural, Elastic, and Electronic Properties of Al-Cu Intermetallics from First-Principles Calculations / W. Zhou, L. Liu, B. Li et al. // J. Electron. Mater. - 2009. - Vol. 38, iss. 2. - P. 356-364.

261. Westbrook J.H., Fleischer R.L. Basic Mechanical Properties and Lattice Defects of Intermetallic Compounds. Chichester: John Wiley and sons, 2000. - 236 p.

262. Skinner D.J., Zedalis M. Elastic modulus versus melting temperature in aluminum based intermetallics //Scr. Metall. - 1988. - Vol. 22, iss. 11. - P. 1783-1785.

263. DFT calculations based insight into bonding character and strength of Fe2Al5 and Fe4Al13 intermetallics at Al-Fe joints / M. Khalid, J. Friis, P.H. Ninive et al. //Procedia Manuf. - 2018. - Vol. 15. - P. 1407-1415.

264. Fischer-Cripps A.C. Nanoindentation. New York, NY: Springer New York, 2011. - 282 с.

265. Yener T., Zeytin S. Production and Characterization of Niobium Toughened Ti-TiAl3 Metallic-Intermetallic Composite //Acta Phys. Pol. A. - 2017. - Vol. 132, iss. 3-II. - P. 941-943.

266. Лысак В.И., Кузьмин С.В. Создание композиционных материалов сваркой взрывом // Вестник южного научного центра. - 2013. - Т. 9. - С. 64-69.

227

Приложение «А»

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

228

Приложение «Б» Акт передачи результатов научно-исследовательской работы

gfg / Щйййуга гидродинамики

lili Лаврентьева

Lfd&^Z&Ty_Е.В. Ерманюк

«//» _2022 г.

АКТ

передачи результатов научно-исследовательской работы

Аспирантами кафедры материаловедения в машиностроении Новосибирского государственного технического университета Ю.Ю. Эмурлаевой, П.А. Рябинкиной и К.И. Эмурлаевым и доцентом Т.С. Огневой при выполнении диссертационных исследований разработана компьютерная программа, позволяющая оценивать время и скорость охлаждения сварных швов на основании результатов моделирования, полученных в среде Ansys Autodyn. Функциональные возможности программы позволяют получать количественные данные о состоянии сварных швов при охлаждении материалов до заданной температуры, а также о распределении температур при других условиях воздействия на материалы, в том числе в процессах трения и детонационного нанесения покрытий. Программа разработана на языке Python и внесена в Реестр программ для ЭВМ № 2021667897 от 08.11.2021.

Исполняющий обязанности заведующего лабораторией

синтеза композиционных материалов \ I

к.ф.-м.н. ° А.Г. Анисимов

Проректор Новосибирского государственного технического) но научной работе,

д.т.н., профессор

С.В. Брованов

229

Приложение «В»

Патент на изобретение «Способ сварного соединения крестовины из марганцовистой стали с рельсом из углеродистой стали»

230

Приложение «Г» Акт передачи результатов научно-исследовательской работы

«утверждаю»

Заместитель генерального директора -начальник комплекса прочности ЛА

Федерального автономного учреждения «Центральный а'эраТидродинамический

.4. Зиченков

» /ж// Я / 2022 г.

акт

передачи результатов научно-исследовательской работы

Аспирантами кафедры материаловедения в машиностроении Новосибирского государственного технического университета Ю.Ю. Эмурлаевой, П.А. Рябинкиной и доцентом Т.С. Огневой при выполнении научно-исследовательских работ обоснованы технические решения, связанные с получением методом сварки взрывом слоистых композитов на металлической основе. На основании проведенных исследований оптимизированы режимы сварки, обеспечивающие формирование сварных соединений с минимальным количеством дефектов кристаллического строения. Выявлены режимы термической обработки, способствующие формированию интерметаллидных слоев в системах А1-Т1, А1-№, А1-Со, А1-Си и др. Предложены подходы к определению «окон свариваемости» листовых металлических заготовок с использованием численного моделирования методом гидродинамики сглаженных частиц, снижающие трудоемкость проводимых исследований.

Предложенные сотрудниками НГТУ решения будут учитываться при формировании научно-технического задела в научно-исследовательском отделении «Ресурс конструкций ЛА» (НИО-18) Федерального автономного учреждения «Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского».

Начальник к. ф.-м. н.

А.А. Свиридов

231

Приложение «Д»

Акт использования результатов диссертационной работы в учебном процессе

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе Новосибирского государственного

использования резуль аспиранта Ю.Ю. Эм

Диссертационная работа Юлии Юрьевны Эмурлаевой посвящена изучению структурно-фазовых преобразований, происходящих на стадии диффузионного роста алюминидов различных металлов в многослойных пакетах, полученных сваркой взрывом, и выявлению оптимальных режимов термической обработки для создания слоистых металл-интерметаллидных композитов с заданным объемом и фазовым составом интерметаллидных прослоек. В работе показано, что ключом к пониманию структурных особенностей интерметаллидных прослоек в составе композитов является анализ элементарных механизмов диффузии атомов. Диссертантом обоснованы представления о процессах образования интерметаллидных фаз, а также исследованы механические свойства интерметаллидных составляющих, что позволило выявить связь «состав - режимы обработки - структура - свойства» многокомпонентных композитов.

В процессе подготовки диссертационной работы Ю.Ю. Эмурлаевой проведен комплекс теоретических и экспериментальных исследований, посвященных анализу процессов диффузии и кинетики роста инеметаллидных слоев. Результаты исследований опубликованы в российских журналах, рекомендованных ВАК, в международных журналах, индексируемых в базах Scopus и WoS, а также представлены на всероссийских и международных конференциях.

Результаты диссертационной работы, полученные Ю.Ю. Эмурлаевой, используются в учебном процессе на механико-технологическом факультете Новосибирского государственного технического университета при подготовке бакалавров и магистрантов, обучающихся по направлению «Материаловедение и технологии материалов» (в лекционных курсах, а также на практических занятиях по дисциплинам «Композиционные материалы», «Диффузия в металлах и сплавах» и «Применение дифракции синхротронного излучения в материаловедении»).

Декан механико-технологического факультета, к.т.н., доцент