Производство и применение наноструктурированных порошков модификаторов
Д.
С. КарцевБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Карцев
Д.
С. Производство и применение наноструктурированных порошков модификаторов // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
321–325. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54324.htm.
Аннотация. В работе рассмотрено влияние наноструктурированных порошков-модификаторов на каплеперенос электродного металла и микроструктуру наплавленного металла при сварке плавящимся электродом в среде аргона. Установлено, что наиболее стабильным является процесс сварки с применением нанопорошка Al2O3 и применение наноструктурированных порошков позволяет управлять строением и морфологией наплавленного металла.
Ключевые слова:
микроструктура наплавленного металла, перенос электродного металла
Текст статьи
Карцев Дмитрий Сергеевич,студент, Юргинский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Томскийполитехническийуниверситет», г. Юргаkyznechik_85@mail.ru
Производство и применение наноструктурированных порошковмодификаторов
Аннотация.В работе рассмотрено влияние наноструктурированных порошковмодификаторов на каплеперенос электродного металлаи микроструктуру наплавленного металлапри сварке плавящимся электродом в среде аргона. Установлено, что наиболее стабильным является процесс сварки с применением нанопорошка Al2O3, и применение наноструктурированных порошков позволяет управлять строением и морфологией наплавленного металла.Ключевые слова:перенос электродного металла, микроструктура наплавленного металла.
Перенос металла с электрода на изделие является одной из важнейших характеристик сварки плавящимся электродом в защитных газах, он определяет технологические характеристики и области применения процессов сварки[1].При сварке плавящимся электродом в аргоне стационарной дугой могут быть получены процессы: с крупнокапельным и струйным переносом электродного металла. В процессе с крупнокапельным переносом капли возрастают до больших размеров и незначительно поднимаются над ванной. Характерной особенностью струйного процесса является мелкокапельный перенос электродного металла, непрерывное горение дуги и высокая ее стабильность [1].Традиционная MIGсварка обеспечивает достаточно хорошее формирование и качество сварных швов. Однако сварка в инертных газах имеет низкую производительность изза малой глубины проплавления металла. Инновационным направлением для повышения производительности и увеличения глубины проплавления является разработка технологий на основе применения наноструктурированных материалов [2,3].Среди известных физических методов получения наноразмерных порошков (НП) особое место занимает метод электрического взрыва проводника (ЭВП) являющийся импульсным быстропротекающим процессом. Метод ЭВП выгодно отличается от других методов целым рядом достоинств: возможностьюобеспечить передачу веществу энергии большой плотности и с необходимой дозировкой; энергия, подводимая в импульсном режиме, используется с большим КПД; обеспечиваются высокие скорости изменения термодинамических параметров системы и возможности тонкого влияния на структуру вещества и формирования структуры отдельных частиц. Этот метод разработан в НИИ высоких напряжений при ТПУ (сегодня это Институт физики высоких технологий Национального исследовательского Томского политехнического университета) [4]. Этимметодом получают не только порошки чистых металлов, но и порошки различных соединений на основе металлов (карбиды, оксиды, нитриды, сульфиды и др.). Частицы имеют сферическую форму, распределение частиц по размерам подчиняется нормальнологарифмическому закону, средний размер частиц лежит в диапазоне 100 –500 нм. Частицы представляют собой поликристаллы, величина структурных фрагментов находится в области 20–30 нм. Значительная часть материала находится в рентгенаморфном состоянии. Известно, что одно из наиболее перспективных направлений применения этих порошков –модификация свойств различных материалов.В данной работе для получения НП Alи Wиспользовались следующие проволоки: алюминиевая марки «АМ», вольфрамовая марки «ВА». Величина удельной поверхности НП Wсоставила 2,6 м2/г, что соответствует среднеповерхностному диаметру частиц 122 нм. НП Alимел размеры первичных частиц от 10 нм, которые объединялись в агрегаты с размерами до 500 нм и в агломераты до 5 мкм –со слабой связью между агрегатами. Среднеповерхностный диаметр частиц НП Alсоставил 100 нм. НП Alбыл предварительно пассивирован на воздухе, при этом содержание металлического алюминияоставалось не менее 91 % масс. Затем НП Alподвергали термогидролизу с целью получения нановолокон оксогидроксида Al(AlOOH). Методика получения нановолокон AlOOH, используемых в данной работе описана в [5].Для проведения исследований была произведена наплавка MIGсваркой образцов, изготовленных из стали 12Х18Н10Т, в среде аргона проволокой 12Х18Н9Т диаметром 1,2 мм с использованием описанного устройства[6]. Образцы наплавлялись по трем различным вариантам: №1 –наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения; №2 –наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения с добавлением Wв защитный газ; №3 –наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения с добавлением Al2O3в защитный газ. Режимы сварки для всех вариантов одинаковы.Анализ осциллограмм изменения тока и напряжения на протяжении процесса сварки показал, что процесс протекает стабильнои во всех случаях с короткими замыканиями дугового промежутка. Однако частота коротких замыканий дугового промежутка при сварке с применением нанопорошка и без различна. Наибольшая частота коротких замыканий наблюдается при сварке с добавлением Al2O3(8 к.з./сек) (рис.1а).
а
б
вРис.1.Осциллограммытока и напряжения: а –наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения с добавлением Al2O3в защитный газ; б наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения; в наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения с добавлением Wв защитный газ
I, AU, Bt, мcПериод 10мс0I, AU, Bt, мc0I, AU, Bt, мc0Далее по частоте коротких замыканий идет процесс сварки без добавления нанопорошка (7к.з./сек) (рис.1 б).Наименьшее число коротких замыканий (менее 7 к.з./сек) (рис.1 в)наблюдается при сварке с применением нанопорошка W.Различие в частоте коротких замыканий можно объяснить тем, что в данных трех случаях состав плазмы дуги будет различный, т.е. она горит не в однородном газе, а в смеси газов и паров различных металлов. Кроме аргона и паров металлов, входящих в состав нержавеющей стали, в дуговом промежутке присутствует в первом случае –алюминий, а в третьем –вольфрам. У алюминия энергия однократной ионизации на 25% ниже, чем у железа (в данном случае принимается за сравнение, т.к. его количество максимально в зоне дуги), а у железа энергия однократной ионизации всего на 2%, чем у вольфрама. Кроме того, работа выхода электрона самая низкая также у алюминия (меньше на 3,5 % чем у железа), у железа, соответственно, ниже на 1%, чем у вольфрама.Каплеперенос электродного металла влияет на металлургические процессы, происходящие в жидкой сварочной ванне, на кристаллизационные процессы, формирование сварного шва и микроструктуру наплавленного металла. Поэтому становиться актуальным вопрос провести анализ микроструктур наплавленного металла,полученных данным способом сварки.Данные наноструктурированные порошки являются модификаторами и будут способствовать изменению микроструктуры металла шва. В настоящее время такой прием измельчения структурных составляющих наплавленного металлашироко применяется[7, 8, 9]. Это достигается введением в сварочные материалы или непосредственно в сварочную ванну нанодисперсных металлических и неметаллических порошковмодификаторов.Анализ исследования показал, что наплавленный металл можно разделить на три слоя, структура которых существенно различна. Толщина слоев для разных вариантов различна. На рис. 2представлена схема расположения мест исследования микроструктуры швов.
Рис.2.Схема расположения мест исследования микроструктуры сварного шва А –верхний слой наплавленного металла, Б –средний слой наплавленного металла, В. –нижний слой наплавленного металла, Г –участок перехода от наплавленного металла к основному, Д –основной металл
В точке Дфиксировалась структура основного металла, она одинакова для всех образцови представлена полиэдрическими сдвойникованными зернами,средний размер которых составляет 30±10 мкм.Точка Гсоответствует структуре участка перехода от наплавленного металла к зоне термического влияния и далее к основному металлу (рис. 3а, б и в).
а
б
вРис.3.Структура границы сплавления и зоны термического влияния; а) –образец №1, б) –образец № 2, в) –образец № 3Зона термического влияния во всех образцах четко не выявляется, но имеет одинаковую ширину. На границе сплавления происходит плавный переход от дендритной структуры наплавленного металла к полиэдрической зеренной структуре зоны термического влияния. Точки А, Б и Всоответствуют характерным структурам, отмеченных выше слоев наплавленного металла. Первый, непосредственно примыкающий к свободной поверхности слой, можно характеризовать как слой с полиэдрической зеренной структурой.
а
б
вРис.4.Микроструктура слоя полиэдрических зерен; а) –образец № 1, б) –образец № 2, в) –образец № 3.
В этом слое наряду с хаотически расположенными (неориентированными) дендритами наблюдаются полиэдрические зерна аустенита. Этот слой слабо выражен в образце № 1 (рис. 4 а). Толщина его составляет 15% от общей толщины наплавленного металла.Наиболее ярко «зеренный» слой выражен в образце № 2(рис. 4б). Здесь хорошо видны зерна полиэдрической морфологии, которые чередуются с островками коротких неориентированных дендритов. Толщина рассматриваемого слоя составляет более 30% общей толщины наплавленного металла. В образце № 3(рис. 4в) полиэдрическая зеренная структура также наблюдается достаточно четко. Однако особенностью является то, что в зернах располагаются короткие и сильно разветвленные дендриты. Толщина слоя составляет 20% от общей.
а
б
вРисунок 5. Микроструктура слоя неориентированных дендритов; а) –образец № 1, б) –образец № 2, в) –образец № 3.
Основной микроструктурной составляющей следующего слоя являются сравнительно короткие, сильно разветвленные и не имеющие преимущественной ориентации дендриты. Этот слой опять слабо выражен в образце № 1 (рис.5а). Здесь его толщина составляет 28% от общей. Такая же толщина данного слоя и в образце № 2(рис.5б), но она в процентном отношении меньше –26%. Наиболее ярко слой неориентированных дендритов выражен в образце № 3(рис. 5в). При этом если в образцах №№ 1 и 2 дендриты образуют практически непрерывную сетку, то в образце № 3 наблюдаются островки свободной поверхности, где в то же время, выделить границы зерен не удается. Толщина слоя неориентированных дендритов в образце № 3 составляет 32% от общей. Этот слой плавно переходит в следующий слой ориентированных дендритов.Ориентация длинных осей дендритов в рассматриваемом слое (рис. 6ав) нормальна к границе сплавления –вдоль направления теплового потока в основной металл. Слой ориентированных дендритов в образце № 1 составляет 57% , в образце №2 43%, в образце № 3 45% от общей толщины. Непосредственно перед границей сплавления строгая ориентация длинных осей дендритов снова нарушается и образуется еще один тонкий слой неориентированных дендритов толщиной около 20 мкм.
а
б
вРисунок 6. Микроструктура слоя ориентированных дендритов; а) –образец № 1, б) –образец № 2, в) –образец № 3.
Наиболее разветвленные и толстые дендриты наблюдаются в образце № 1 (рис. 6а). Наиболее тонкие и слаборазветвленные дендриты наблюдаются в образце № 3(рис. 6в).Выводы:1. Согласно общепринятым представлениям о качественном протекании процесса сварки, чем больше количество коротких замыканий и меньше требуется энергии для ионизации газовой смеси в плазме дуги, тем стабильнее процесс сварки. С этой позиции наиболее стабильным является процесс сварки с применением нанопорошка Al2O3(8 к.з./сек). Отличия в протекании процесса сварки с применением нанопорошка W(менее 7 к.з./сек)и без(7 к.з./сек), можно принять несущественными.2. Установлено, что применение наноструктурированных порошков позволяет управлять строением, морфологией и дисперсностью наплавленного металла. Наиболее четко слой полиэдрических зерен наблюдается в образце с добавлением наноструктурированного порошка W. Слой ориентированных дендритов в образцах с добавлением Wи Al2O3занимает меньше половины толщины наплавленного металла. Слой неориентированных дендритов наиболее широк в образце с добавлением Al2O3. Болееравновесная структура по размеру дендрита достигается с применением наноструктурированного порошка Al2O3.
Ссылки на источники1.Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. М., «Машиностроение».2.Паршин С.Г. Применение ультрадисперсных частиц активирующих флюсов с целью повышения производительности MIG/MAG
сварки сталей. // Сварочное производство, 2011, №6, с. 1621.3.Паршин С.Г. MIG–сварка стали с применением наноструктурированных электродных материалов. // Сварочное производство, 2011, №10, с. 2731.4.Яворовский Н.А. Получение ультрадисперсных порошков методом электрического взрыва. // Известия вузов. Физика. –1996. –№ 4. –с. 114 –136.5.Яворовский Н.А., Шиян Л.Н., Савельев Г.Г., Галанов А.И. Модифицирование полимерных мембран нановолокнами оксогидроксида алюминия. // Нанотехника. –2008. –№3(15). –с.4045.6.Кузнецов М.А., Зернин Е.А., Колмогоров Д.Е., Шляхова Г.В., Данилов В.И. Строение, морфология и дисперсность металла, наплавленной дуговой сваркой плавящимся электродом в аргоне в присутствии наноструктурированных модификаторов. // Сварка и диагностика, 2012, №6, с. 810.7.Соколов Г.Н., Трошков А.С., Лысак И.В., Самохин А.В., Благовещенский Ю.В., Алексеев А.Н., Цветков Ю.В. Влияние нанодисперстных карбидов WCи никеля на структуру и свойства наплавленного металла. // Сварка и диагностика, 2011, №3, с. 3638.8.Соколов Г.Н., Лысак И.В., Трошков А.С., Зорин И.В., Горемыкина С.С., Самохин А.В., Алексеев А.Н., Цветков Ю.В. Модифицирование структуры наплавленного металла нанодисперсными карбидами вольфрама. // Физика иxимия обработки материалов, 2009, №6, с. 41 –47.9.A Klimpel, T Kik Erosion and abrasion wear resistance of GMA wire surfaced nanostructural deposits. // Archives of Materials Science and Engineering, Volume 30, Issue 2, April 2008, Pages 121124.
Dmitry Kartcev,3rd year student of the department of "Welding" Yurginskij Technological Institute (branch) of Tomsk Polytechnic University, Jurga kyznechik_85@mail.ruProduction and application nanostructured powders of modifiersAbstract.This paper considers the influence of nanostructured powders kapleperenos modifier on the electrode metal and weld metal microstructure in welding consumable electrode in argon. Found that the most stable is the welding process using nanopowder Al2O3, and applications of nanostructured powders allows you to control the structure and morphology of the deposited metal. Keywords:transfer of electrode metal, weld metal microstructure.
Производство и применение наноструктурированных порошковмодификаторов
Аннотация.В работе рассмотрено влияние наноструктурированных порошковмодификаторов на каплеперенос электродного металлаи микроструктуру наплавленного металлапри сварке плавящимся электродом в среде аргона. Установлено, что наиболее стабильным является процесс сварки с применением нанопорошка Al2O3, и применение наноструктурированных порошков позволяет управлять строением и морфологией наплавленного металла.Ключевые слова:перенос электродного металла, микроструктура наплавленного металла.
Перенос металла с электрода на изделие является одной из важнейших характеристик сварки плавящимся электродом в защитных газах, он определяет технологические характеристики и области применения процессов сварки[1].При сварке плавящимся электродом в аргоне стационарной дугой могут быть получены процессы: с крупнокапельным и струйным переносом электродного металла. В процессе с крупнокапельным переносом капли возрастают до больших размеров и незначительно поднимаются над ванной. Характерной особенностью струйного процесса является мелкокапельный перенос электродного металла, непрерывное горение дуги и высокая ее стабильность [1].Традиционная MIGсварка обеспечивает достаточно хорошее формирование и качество сварных швов. Однако сварка в инертных газах имеет низкую производительность изза малой глубины проплавления металла. Инновационным направлением для повышения производительности и увеличения глубины проплавления является разработка технологий на основе применения наноструктурированных материалов [2,3].Среди известных физических методов получения наноразмерных порошков (НП) особое место занимает метод электрического взрыва проводника (ЭВП) являющийся импульсным быстропротекающим процессом. Метод ЭВП выгодно отличается от других методов целым рядом достоинств: возможностьюобеспечить передачу веществу энергии большой плотности и с необходимой дозировкой; энергия, подводимая в импульсном режиме, используется с большим КПД; обеспечиваются высокие скорости изменения термодинамических параметров системы и возможности тонкого влияния на структуру вещества и формирования структуры отдельных частиц. Этот метод разработан в НИИ высоких напряжений при ТПУ (сегодня это Институт физики высоких технологий Национального исследовательского Томского политехнического университета) [4]. Этимметодом получают не только порошки чистых металлов, но и порошки различных соединений на основе металлов (карбиды, оксиды, нитриды, сульфиды и др.). Частицы имеют сферическую форму, распределение частиц по размерам подчиняется нормальнологарифмическому закону, средний размер частиц лежит в диапазоне 100 –500 нм. Частицы представляют собой поликристаллы, величина структурных фрагментов находится в области 20–30 нм. Значительная часть материала находится в рентгенаморфном состоянии. Известно, что одно из наиболее перспективных направлений применения этих порошков –модификация свойств различных материалов.В данной работе для получения НП Alи Wиспользовались следующие проволоки: алюминиевая марки «АМ», вольфрамовая марки «ВА». Величина удельной поверхности НП Wсоставила 2,6 м2/г, что соответствует среднеповерхностному диаметру частиц 122 нм. НП Alимел размеры первичных частиц от 10 нм, которые объединялись в агрегаты с размерами до 500 нм и в агломераты до 5 мкм –со слабой связью между агрегатами. Среднеповерхностный диаметр частиц НП Alсоставил 100 нм. НП Alбыл предварительно пассивирован на воздухе, при этом содержание металлического алюминияоставалось не менее 91 % масс. Затем НП Alподвергали термогидролизу с целью получения нановолокон оксогидроксида Al(AlOOH). Методика получения нановолокон AlOOH, используемых в данной работе описана в [5].Для проведения исследований была произведена наплавка MIGсваркой образцов, изготовленных из стали 12Х18Н10Т, в среде аргона проволокой 12Х18Н9Т диаметром 1,2 мм с использованием описанного устройства[6]. Образцы наплавлялись по трем различным вариантам: №1 –наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения; №2 –наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения с добавлением Wв защитный газ; №3 –наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения с добавлением Al2O3в защитный газ. Режимы сварки для всех вариантов одинаковы.Анализ осциллограмм изменения тока и напряжения на протяжении процесса сварки показал, что процесс протекает стабильнои во всех случаях с короткими замыканиями дугового промежутка. Однако частота коротких замыканий дугового промежутка при сварке с применением нанопорошка и без различна. Наибольшая частота коротких замыканий наблюдается при сварке с добавлением Al2O3(8 к.з./сек) (рис.1а).
а
б
вРис.1.Осциллограммытока и напряжения: а –наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения с добавлением Al2O3в защитный газ; б наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения; в наплавка в среде аргона проволокой сплошного сечения с добавлением Wв защитный газ
I, AU, Bt, мcПериод 10мс0I, AU, Bt, мc0I, AU, Bt, мc0Далее по частоте коротких замыканий идет процесс сварки без добавления нанопорошка (7к.з./сек) (рис.1 б).Наименьшее число коротких замыканий (менее 7 к.з./сек) (рис.1 в)наблюдается при сварке с применением нанопорошка W.Различие в частоте коротких замыканий можно объяснить тем, что в данных трех случаях состав плазмы дуги будет различный, т.е. она горит не в однородном газе, а в смеси газов и паров различных металлов. Кроме аргона и паров металлов, входящих в состав нержавеющей стали, в дуговом промежутке присутствует в первом случае –алюминий, а в третьем –вольфрам. У алюминия энергия однократной ионизации на 25% ниже, чем у железа (в данном случае принимается за сравнение, т.к. его количество максимально в зоне дуги), а у железа энергия однократной ионизации всего на 2%, чем у вольфрама. Кроме того, работа выхода электрона самая низкая также у алюминия (меньше на 3,5 % чем у железа), у железа, соответственно, ниже на 1%, чем у вольфрама.Каплеперенос электродного металла влияет на металлургические процессы, происходящие в жидкой сварочной ванне, на кристаллизационные процессы, формирование сварного шва и микроструктуру наплавленного металла. Поэтому становиться актуальным вопрос провести анализ микроструктур наплавленного металла,полученных данным способом сварки.Данные наноструктурированные порошки являются модификаторами и будут способствовать изменению микроструктуры металла шва. В настоящее время такой прием измельчения структурных составляющих наплавленного металлашироко применяется[7, 8, 9]. Это достигается введением в сварочные материалы или непосредственно в сварочную ванну нанодисперсных металлических и неметаллических порошковмодификаторов.Анализ исследования показал, что наплавленный металл можно разделить на три слоя, структура которых существенно различна. Толщина слоев для разных вариантов различна. На рис. 2представлена схема расположения мест исследования микроструктуры швов.
Рис.2.Схема расположения мест исследования микроструктуры сварного шва А –верхний слой наплавленного металла, Б –средний слой наплавленного металла, В. –нижний слой наплавленного металла, Г –участок перехода от наплавленного металла к основному, Д –основной металл
В точке Дфиксировалась структура основного металла, она одинакова для всех образцови представлена полиэдрическими сдвойникованными зернами,средний размер которых составляет 30±10 мкм.Точка Гсоответствует структуре участка перехода от наплавленного металла к зоне термического влияния и далее к основному металлу (рис. 3а, б и в).
а
б
вРис.3.Структура границы сплавления и зоны термического влияния; а) –образец №1, б) –образец № 2, в) –образец № 3Зона термического влияния во всех образцах четко не выявляется, но имеет одинаковую ширину. На границе сплавления происходит плавный переход от дендритной структуры наплавленного металла к полиэдрической зеренной структуре зоны термического влияния. Точки А, Б и Всоответствуют характерным структурам, отмеченных выше слоев наплавленного металла. Первый, непосредственно примыкающий к свободной поверхности слой, можно характеризовать как слой с полиэдрической зеренной структурой.
а
б
вРис.4.Микроструктура слоя полиэдрических зерен; а) –образец № 1, б) –образец № 2, в) –образец № 3.
В этом слое наряду с хаотически расположенными (неориентированными) дендритами наблюдаются полиэдрические зерна аустенита. Этот слой слабо выражен в образце № 1 (рис. 4 а). Толщина его составляет 15% от общей толщины наплавленного металла.Наиболее ярко «зеренный» слой выражен в образце № 2(рис. 4б). Здесь хорошо видны зерна полиэдрической морфологии, которые чередуются с островками коротких неориентированных дендритов. Толщина рассматриваемого слоя составляет более 30% общей толщины наплавленного металла. В образце № 3(рис. 4в) полиэдрическая зеренная структура также наблюдается достаточно четко. Однако особенностью является то, что в зернах располагаются короткие и сильно разветвленные дендриты. Толщина слоя составляет 20% от общей.
а
б
вРисунок 5. Микроструктура слоя неориентированных дендритов; а) –образец № 1, б) –образец № 2, в) –образец № 3.
Основной микроструктурной составляющей следующего слоя являются сравнительно короткие, сильно разветвленные и не имеющие преимущественной ориентации дендриты. Этот слой опять слабо выражен в образце № 1 (рис.5а). Здесь его толщина составляет 28% от общей. Такая же толщина данного слоя и в образце № 2(рис.5б), но она в процентном отношении меньше –26%. Наиболее ярко слой неориентированных дендритов выражен в образце № 3(рис. 5в). При этом если в образцах №№ 1 и 2 дендриты образуют практически непрерывную сетку, то в образце № 3 наблюдаются островки свободной поверхности, где в то же время, выделить границы зерен не удается. Толщина слоя неориентированных дендритов в образце № 3 составляет 32% от общей. Этот слой плавно переходит в следующий слой ориентированных дендритов.Ориентация длинных осей дендритов в рассматриваемом слое (рис. 6ав) нормальна к границе сплавления –вдоль направления теплового потока в основной металл. Слой ориентированных дендритов в образце № 1 составляет 57% , в образце №2 43%, в образце № 3 45% от общей толщины. Непосредственно перед границей сплавления строгая ориентация длинных осей дендритов снова нарушается и образуется еще один тонкий слой неориентированных дендритов толщиной около 20 мкм.
а
б
вРисунок 6. Микроструктура слоя ориентированных дендритов; а) –образец № 1, б) –образец № 2, в) –образец № 3.
Наиболее разветвленные и толстые дендриты наблюдаются в образце № 1 (рис. 6а). Наиболее тонкие и слаборазветвленные дендриты наблюдаются в образце № 3(рис. 6в).Выводы:1. Согласно общепринятым представлениям о качественном протекании процесса сварки, чем больше количество коротких замыканий и меньше требуется энергии для ионизации газовой смеси в плазме дуги, тем стабильнее процесс сварки. С этой позиции наиболее стабильным является процесс сварки с применением нанопорошка Al2O3(8 к.з./сек). Отличия в протекании процесса сварки с применением нанопорошка W(менее 7 к.з./сек)и без(7 к.з./сек), можно принять несущественными.2. Установлено, что применение наноструктурированных порошков позволяет управлять строением, морфологией и дисперсностью наплавленного металла. Наиболее четко слой полиэдрических зерен наблюдается в образце с добавлением наноструктурированного порошка W. Слой ориентированных дендритов в образцах с добавлением Wи Al2O3занимает меньше половины толщины наплавленного металла. Слой неориентированных дендритов наиболее широк в образце с добавлением Al2O3. Болееравновесная структура по размеру дендрита достигается с применением наноструктурированного порошка Al2O3.
Ссылки на источники1.Потапьевский А.Г. Сварка в защитных газах плавящимся электродом. М., «Машиностроение».2.Паршин С.Г. Применение ультрадисперсных частиц активирующих флюсов с целью повышения производительности MIG/MAG
сварки сталей. // Сварочное производство, 2011, №6, с. 1621.3.Паршин С.Г. MIG–сварка стали с применением наноструктурированных электродных материалов. // Сварочное производство, 2011, №10, с. 2731.4.Яворовский Н.А. Получение ультрадисперсных порошков методом электрического взрыва. // Известия вузов. Физика. –1996. –№ 4. –с. 114 –136.5.Яворовский Н.А., Шиян Л.Н., Савельев Г.Г., Галанов А.И. Модифицирование полимерных мембран нановолокнами оксогидроксида алюминия. // Нанотехника. –2008. –№3(15). –с.4045.6.Кузнецов М.А., Зернин Е.А., Колмогоров Д.Е., Шляхова Г.В., Данилов В.И. Строение, морфология и дисперсность металла, наплавленной дуговой сваркой плавящимся электродом в аргоне в присутствии наноструктурированных модификаторов. // Сварка и диагностика, 2012, №6, с. 810.7.Соколов Г.Н., Трошков А.С., Лысак И.В., Самохин А.В., Благовещенский Ю.В., Алексеев А.Н., Цветков Ю.В. Влияние нанодисперстных карбидов WCи никеля на структуру и свойства наплавленного металла. // Сварка и диагностика, 2011, №3, с. 3638.8.Соколов Г.Н., Лысак И.В., Трошков А.С., Зорин И.В., Горемыкина С.С., Самохин А.В., Алексеев А.Н., Цветков Ю.В. Модифицирование структуры наплавленного металла нанодисперсными карбидами вольфрама. // Физика иxимия обработки материалов, 2009, №6, с. 41 –47.9.A Klimpel, T Kik Erosion and abrasion wear resistance of GMA wire surfaced nanostructural deposits. // Archives of Materials Science and Engineering, Volume 30, Issue 2, April 2008, Pages 121124.
Dmitry Kartcev,3rd year student of the department of "Welding" Yurginskij Technological Institute (branch) of Tomsk Polytechnic University, Jurga kyznechik_85@mail.ruProduction and application nanostructured powders of modifiersAbstract.This paper considers the influence of nanostructured powders kapleperenos modifier on the electrode metal and weld metal microstructure in welding consumable electrode in argon. Found that the most stable is the welding process using nanopowder Al2O3, and applications of nanostructured powders allows you to control the structure and morphology of the deposited metal. Keywords:transfer of electrode metal, weld metal microstructure.
