сотрудник
Пенза, Пензенская область, Россия
УДК 669 Металлургия. Металлы и сплавы
УДК 621.791.13 Сварка взрывом
УДК 620.22 Материалы. Материаловедение
ББК 342 Металловедение
В работе представлены результаты комплексного исследования влияния режимов термической обработки на величину переходного электросопротивления и структурные изменения в биметаллических образцах медь-алюминий, полученных сваркой взрывом. Основной целью исследования является установление оптимального режима термической обработки биметалла медь-алюминий, полученного сваркой взрывом, для достижения минимального переходного электрического сопротивления за счет баланса между снятием наклёпа и подавлением роста интерметаллических фаз. Задача, решению которой посвящена статья, заключается в установлении количественных зависимостей переходного электросопротивления биметалла медь-алюминий от параметров термической обработки и исследование корреляции между величиной сопротивления и структурными изменениями в переходной зоне. В качестве методов исследования применялся сравнительный анализ на этапе определения актуальности работы, прецизионная микроомметрия, оценка микроструктуры материала, методы количественной оценки зависимости переходного сопротивления композита от температуры и времени отжига. Новизна работы заключается в установлении оптимального режима термической обработки, обеспечивающего минимальное переходное сопротивление биметалла медь-алюминий, полученного сваркой взрывом по сравнению с биметаллом, изготовленным по традиционным технологиям. Результаты исследования показали, что величина сопротивления определяется конкуренцией двух процессов: снятия наклёпа, приводящего к снижению сопротивления, и роста интерметаллических фаз, вызывающих его увеличение. Выявлен оптимальный режим термической обработки (нагрев до 350 °C с выдержкой в печи в течение 45 мин), обеспечивающий минимальное переходное сопротивление 1,12 мкОм. Сравнительное исследование с промышленными аналогами композита медь-алюминий показало, что переходное сопротивление разработанного биметалла в 2-2,5 раза ниже, чем у обмоток трансформаторов, изготовленных по традиционным технологиям.
биметалл медь-алюминий, электросопротивление, термическая обработка, интерметаллиды, сварка, прокатка, микроомметрия, структура, соединение
1. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение. Учебник для высших учебных заведений. Москва: Машиностроение, 1990. - 528 с.
2. Материаловедение: Учебник для вузов / Б.Н. Арзамасов, В.И. Макарова, Г.Г. Мухин и др.; Под общ. ред. Б.Н. Арзамасова, Г.Г. Мухина. - 8-е изд., стереотип. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. - 648 с.
3. Кузьмин С.В., Лысак В.И., Чугунов Е.А. и др. Энергосберегающие композиционные элементы токоподводящих узлов силовых электрических цепей. // Энергетик, 2001, № 9, С. 13-14.
4. Пеев А.П., Кузьмин С.В., Лысак В.И. Новые конструкции токоподводящего узла катодной секции электролизера алюминия // Цветные металлы. 2002. – №8. С. 51-54.
5. Лысак В.И., Кузьмин С.В., Долгий Ю.Г. и др. Новые биметаллические переходные элементы для силовых электрических цепей // Энергетик, 1995, № 4, С. 7-10.
6. Конон Ю.А., Первухин Л.Б., Чудновский А.Д. Сварка взрывом. Москва: Машиностроение, 1987. 216 с.
7. Zhao, Y. Y., Li, D. & Zhang, Y. S. Effect of welding energy on interface zone of Al-Cu ultrasonic welded joint. Sci. Technol. Weld. Joining. 2013. Vol. 18: 354–360.
8. Lee, K. S. & Kwon, Y. Solid-state bonding between Al and Cu by vacuum hot pressing. Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2013. Vol. 23: 341–346.
9. Крюков Д.Б., Хорин А.В., Спирин М.Н. Cтруктурные особенности высоконадежных медно-алюминиевых композитов, полученных с применением технологии сварки материалов взрывом. В сборнике: Современные проблемы машиностроения. Труды V Международной научно-технической конференции. Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ). 2010. С. 225-228.
10. Лось И.С., Крюков Д.Б., Хорин А.В. Медно-алюминиевые композиционные материалы, полученные сваркой взрывом // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2010. № 5 (65). С. 88-92
11. Крюков Д.Б., Перелыгин Ю.П. Энергоэффективные композиционные медно-алюминиевые материалы, полученные с применением технологии сварки взрывом / Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2024. № 4 (72). С. 130-142.
12. Rozen A.E., Los I.S., Kryukov D.B., Denisov I.V., Khorin A.V., Pervukhin L.B., Pervukhina O.L. Multilayer Clad Metals by Explosive Welding // Shock-assisted materials synthesis and processing: Science, innovations, and industrial implementation (EPNM-2008). 2008. С. 105.
13. Розен А.Е., Крюков Д.Б., Хорин А.В., Гуськов М.С. Разработка технологических схем сварки взрывом композиционного материала системы алюминий-медь. В сборнике: Металлургия: технологии, управление, инновации, качество. Труды XVIII Всероссийской научно-практической конференции под ред. Е.В. Протопопова. 2014. С. 281-287.
14. Крюков Д.Б. Получение тонколистового биметалла медь-алюминий сваркой взрывом и исследование его структуры и свойств: специальность 05.02.01 Материаловедение (Машиностроение): диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Пензенский государственный университет. Пенза, 2003. 187 с.
