close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Применение токовихревого метода для исследования удельной электропроводности слоистых интерметаллидных композитов.

код для вставкиСкачать
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Трыков, Ю. П. Слоистые композиты на основе
алюминия и его сплавов / Ю. П. Трыков, В. Г. Шморгун,
Л. М. Гуревич. – М.: Металлургиздат, 2004. – 230 с.
2. Трыков, Ю. П. Свойства и работоспособность слоистых композитов: монография / Ю. П. Трыков, В. Г. Шморгун ; ВолгГТУ. – Волгоград, 1999. – 190 с.
3. Трыков, Ю. П. Деформация слоистых композитов:
монография / Ю. П. Трыков, В. Г. Шморгун, Л. М. Гуревич ; ВолгГТУ. – Волгоград, 2001. – 242 с.
4. Влияние пластической деформации на структуру
41
и свойства слоистых композиционных материалов /
Ю. П. Трыков, В. Н. Арисова, Л. М. Гуревич, А. Ф. Трудов, Д. Н. Гурулев, С. А. Волобуев // Сварочное производство. – 2002. – С. 14–17.
5. Влияние деформации изгиба и последующей термической обработки на характер упрочнения магниевоалюминиевого композита / В. Н. Арисова, Ю. П. Трыков,
Д. С. Самарский // Технология металлов. – 2008. – С. 36–44.
6. Рентгенографический и электронно-оптический
анализ / С. С. Горелик, Ю. А. Скаков, Л. Н. Расторгуев:
учеб. пособие для вузов. – 4-е изд. доп. и перераб. – М.:
МИСИС, 2002. – 360 с.
УДК 620.1.08
Д. В. Проничев, Ю. П. Трыков, М. Д. Трунов
ПРИМЕНЕНИЕ ТОКОВИХРЕВОГО МЕТОДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УДЕЛЬНОЙ
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ СЛОИСТЫХ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ КОМПОЗИТОВ*
Волгоградский государственный технический университет
(e-mail: mv@vstu.ru)
Исследованы электрофизические свойства диффузионных зон слоистого композита АД1+М1. Показана
возможность применения токовихревого метода для исследования и диагностики слоистых интерметаллидных композитов. Установлено, что электрофизические свойства диффузионных интерметаллидных прослоек
в слоистых композитах значительно отличаются от свойств основных металлов.
Ключевые слова: слоистые композиты, диффузионная прослойка, электропроводность.
In this paper electro-physical properties of the diffusion layers in Al–Cu composite are investigated. The eddycurrent method is used to explore electro-physical properties of the composites. It is founded that, electro-physical
properties of the diffusion layers differ from ones in Al and Cu.
Keywords: layer composites, the diffusion layer, electrical conductivity.
Расширение знаний о свойствах интерметаллидных композиционных материалов позволяет находить все больше областей их возможного применения, более точно определять их
конструкцию, оптимизировать процессы полу*
чения.
Электропроводность является одной из
фундаментальных характеристик материала и
зависит от его природы, структурного состояния, условий эксплуатации. В то же время точное определение электрической проводимости
металлов – задача достаточно сложная, особенно применительно к композитам, имеющим
большую степень структурной неоднородности. С этой точки зрения наиболее перспективен метод вихревых токов, который основан на
регистрации изменения электромагнитного поля возбуждающей катушки в контролируемом
объекте под действием электромагнитного поля
вихревых токов, наводимых этой катушкой.
Интенсивность и распределение этого изменения зависит от его геометрических, электромагнитных (и связанных с ними) параметров,
*
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ № 10-08-00437-а и 11-08-97021-р_поволжье_а.
от взаимного положения измерительного преобразователя (ИП) и объекта контроля. Так как
вихревые токи могут возбуждаться в электропроводящих материалах, этот метод контроля
может быть использован для любых металлов,
сплавов и композиционных материалов на их
основе [1].
Существенным недостатком этого метода
является малая толщина контролируемого слоя,
не превышающая обычно нескольких миллиметров.
Задачей данного исследования было изучение возможности применения токовихревых
измерителей электропроводности для изучения
свойств и диагностики слоистых интерметаллидных композитов.
Для этого сваркой взрывом был получен
композиционный материал алюминий-медь
(АД1+М1) с толщинами слоев 5,5 и 6,5 мм. Режимы сварки взрывом обеспечили качественное соединение слоев без непроваров и оплавов. Зафиксировано наличие зоны максимального упрочнения толщиной 130 мкм, твердость
в ней составила 1,7 и 0,7 ГПа для меди и алюминия соответственно.
42
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
Поскольку начальные толщины слоев достаточно велики для того, чтобы пробить их
вихревым полем, то измерение проводилось на
образце, который последовательно стачивался
с тем, чтобы вовлекать в область действия магнитного поля новые зоны слоистого материала.
Эксперимент проводился на образцах двух типов – на образцах первого типа последовательно стачивался слой меди, на вторых – алюминия (рис. 1).
а
лученного по оптимальной технологии и не
имеющего дефектов.
Формирование интерметаллидных прослоек
на границе соединения при диффузионном отжиге слоистых композитов значительно изменяет их структуру и свойства, однако активно
ведущиеся исследования этих материалов не
отвечают на вопрос о влиянии новых слоев
на электропроводность или сопротивление композита.
б
Рис. 1. Схема послойного стачивания образцов биметалла
АД1–М1:
а – образец 1-го типа, б – образец 2-го типа
Измерения проводились с шагом от 0,05 до
0,5 мм, в результате получали распределение
удельной электропроводности по толщине композиционного материала (рис. 2).
Рис. 3. Микроструктура композита Cu-Al после ТО
при 530 °С в течение 30 часов (×200)
0,25
0,1
0
0,05
0,2
0,35 0,4
Расстояние, (мм)
Рис. 2. Распределение электропроводности в околошовной
зоне биметалла алюминий-медь после сварки взрывом:
I – алюминий, II –медь
Как видно, в отсутствие каких-либо диффузионных зон на границе соединения основных
слоев слоистого композита электропроводность
изменяется по закону, близкому к правилу смеси – от 34 МСм/м для чистого алюминия, постепенно увеличиваясь с приближением к медному слою до 59 МСм/м. Таким образом, зона
максимального упрочнения, возникшая при
сварке взрывом, практически не оказывает
влияния на электропроводность композита, по-
Рис. 4. Распределение микротвердости в биметалле Cu-Al
после ТО при 530 ºС в течение 30 часов
Поэтому для получения интерметаллидного
композита образцы биметалла АД1+М1 были
подвергнуты термической обработке при 530 ºС
в течение 30 часов. Это позволило сформировать интерметаллидную прослойку толщиной
160 мкм и твердостью до 6,5 ГПа (рис. 3, 4).
В дальнейшем на этих образцах методом послойного стачивания было построено распределение удельной электропроводности (рис. 5).
Как видно, образовавшийся слой интерметаллидов, существенно изменил характер распределения удельной проводимости по сравне-
43
ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ
нию с материалом в состоянии после сварки
взрывом. Удельная электропроводность интерметаллидной зоны оказалась на уровне 21–
23 МСм/м, что в 1,5 и 2,7 раза меньше, чем у
алюминия и меди соответственно. При этом
следует учитывать, что магнитное поле пробивает прослойки на всю толщину и вовлекает в
измерение одновременно и основные слои, что
позволяет говорить о том, что полученный результат имеет оценочный характер, и реальная
проводимость интерметаллидов может быть
значительно ниже.
Это подтверждается данными по измерению теплопроводности интерметаллидной прослойки в биметалле алюминий-медь, которая
также значительно ниже, чем теплопроводность алюминия и меди (в 6 и 10 раз соответственно) [2,3].
Таким образом, в работе нашло экспериментальное подтверждение предположение о
том, что электрофизические свойства диффузионных интерметаллидных прослоек в слоистых
композитах значительно отличаются от свойств
основных металлов, что необходимо учитывать
при проектировании деталей электротехнического оборудования. Кроме того показано, что
токовихревой метод может быть использован
для диагностики слоистых металлических и интерметаллидных композитов. Совершенствование применения токовихревого метода позволит более точно определять электропроводность, как композитов, так и диффузионных
прослоек.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
0,3
0,15
0
0,15
0,3
0,45
Расстояние, (мм)
Рис. 5. Распределение электропроводности в околошовной
зоне интерметаллидного композита алюминий–медь после
отжига при 530 оС в течение 30 часов:
I – алюминий, II – диффузионная прослойка, III – медь
1. Рудаков, В. Н. Вихретоковые методы и приборы
неразрушающего контроля : учеб. пособие / В. Н. Рудаков;
Санкт-Петербург, гос. электротехн. ун-т им. В. И. Ульянова (Ленина). – СПб.: СПбГЭТУ, 1992. – 71 с.
2. Трыков, Ю. П. Теплопроводность медно-алюминиевого композита / Ю. П. Трыков, Д. В. Проничев, Л. М. Гуревич, О. В. Слаутин, А. В. Волчков // Технология материалов. – 2007. – № 7. – С. 31–35.
3. Гуревич, Л. М. Теплопроводность слоистых титаноалюминиевых интерметаллидных композитов / Л. М. Гуревич, Ю. П. Трыков, Д. В. Проничев, О. С. Киселев,
А. Ю. Кондратьев // Тепловые процессы в технике. – 2010. –
№ 1. – С. 32–36.
УДК 621.7-97
Д. В. Проничев, Ю. П. Трыков, В. Н. Арисова, М. Д. Трунов
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДИФФУЗИОННЫХ ПРОСЛОЕК,
ПОЛУЧЕННЫХ В СЛОИСТОМ КОМПОЗИТЕ АЛЮМИНИЙ–МЕДЬ В ЖИДКОЙ ФАЗЕ*
Волгоградский государственный технический университет
(e-mail: mv@vstu.ru)
Исследован фазовый состав, микромеханические свойства диффузионных прослоек в слоистом композите
АД1+М1, полученных в жидкой фазе, определены их коэффициенты теплопроводности. Установлено, что такие прослойки имеют более высокие теплофизические свойства, чем в случае твердофазной диффузии.
Ключевые слова: слоистые композиты, фазовый состав, диффузионная прослойка, теплопроводность.
In this paper the phase composition, micromechanical properties of the diffusion layers in Al–Cu composite are investigated. The diffusion layers are obtained in liquid phase. Heat conductivity coefficient of the diffusion layers is
identified. It is founded that, such diffusion layers have higher thermal properties, than obtained in solid phase ones.
Keywords: layer composites, phase composition, the diffusion layer, heat conductivity.
*
Исследования теплофизических свойств
слоистых интерметаллидных композитов пока*
Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ № 10-08-00437-а и 11-08-97021-р_поволжье_а.
зали, что интерметаллидные прослойки, образующиеся при отжиге, имеют теплопроводность значительно меньшую, чем основные металлы. Для различных систем эта разница находится в пределах от нескольких десятков про-
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа