Исследование коррозионной стойкости слоистых композитов системы медь-титан

	Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Волгоградский государственный технический университет»
Факультет               Технологии конструкционных материалов                   
Кафедра            Материаловедения и композиционных материалов           
      Согласовано
_______________________
          (должность гл. специалиста предприятия)
Утверждаю
Зав. кафедрой
________    _____________
        (подпись)                        (инициалы, фамилия)
________  _Л.М. Гуревич_
         (подпись)                      (инициалы, фамилия)
«_____» _______________20___г
«_____» ____________20___г
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к                 выпускной квалификационной работе бакалавра                на тему
(наименование вида работы)
         «Исследование коррозионной стойкости слоистых композитов системы медь-титан » 
Автор __________________             Тхакахова Ксения Алексеевна            
                     (подпись и дата подписания)                                                 (фамилия, имя, отчество)
Обозначение      ВКРБ-40461806-22.03.01-1.7-17                                            
(код документа)
Группа                                              МВ-431                                                           
(шифр группы)
Направление       22.03.01 «Материаловедение и технологии материалов»        
(код по ОКСО, наименование направления, программы)
__________________________________________________________________
Руководитель работы                                                  Д. В. Проничев         
                                                      (подпись и дата подписания)                                 (инициалы и фамилия)
Консультанты по разделам:
_____________________________   _________________    _________________
              (краткое наименование раздела)                 (подпись и дата подписания)         (инициалы и фамилия)
_____________________________   _________________    _________________
              (краткое наименование раздела)                 (подпись и дата подписания)         (инициалы и фамилия)
_____________________________   _________________    _________________
              (краткое наименование раздела)                 (подпись и дата подписания)         (инициалы и фамилия)

Нормоконтролер                                                       А. Ф. Трудов                      
                                           (подпись, дата подписания)                                (инициалы и фамилия)
     
Волгоград 2018г.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Волгоградский государственный технический университет»
Кафедра          Материаловедения и композиционных материалов                      


Утверждаю
Зав. кафедрой


________    _Л.М. Гуревич_
         (подпись)                      (инициалы, фамилия)

«_____» ____________20___г

Задание на               выпускную квалификационную работу бакалавра             
(наименование вида работы)
Студент                   Тхакахова Ксения Алексеевна                                              
(фамилия, имя, отчество)
Код кафедры                  МВ                                  Группа            МВ-431             
Тема    «Исследование коррозионной стойкости слоистых композитов      системы медь-титан»     
Утверждена приказом по университету от «    »       20г. № 
Срок представления готовой работы                                                                         
                                                                                                                    (дата, подпись студента)


Исходные данные для выполнения работы
      Согласно приказу №                                                                                          

Содержание основной части пояснительной записки
1.Введение                                                                                                                
2. Обзор информационных источников                                                                 
3. Материалы и методы исследования                                                                   
4. Исследование коррозии интерметаллидного покрытия системы медь-титан
5. Заключение                                                                                                             
6. Список использованных источников                                                                   
     Перечень графического материала
1) 
2) 
3) 
4) 

Руководитель работы ___________________                     Д. В. Проничев          
                                                      (подпись и дата подписания)                              (инициалы и фамилия)
Консультанты по разделам:
_____________________________   _________________    _________________
              (краткое наименование раздела)                 (подпись и дата подписания)         (инициалы и фамилия)
_____________________________   __________________    ________________
              (краткое наименование раздела)                 (подпись и дата подписания)         (инициалы и фамилия)
_____________________________   _________________    _________________
              (краткое наименование раздела)                 (подпись и дата подписания)         (инициалы и фамилия)


     АННОТАЦИЯ
     Работа посвящена исследованию коррозионной стойкости   системы Cu-Ti.
     Изучен процесс коррозииинтерметаллидного покрытия системы медь-титан. Показано, что продолжительное воздействие смоделированной  морской атмосферы приводит к полному разрушению покрытия. С помощью рентгеноструктурного анализа исследовано образование фаз в разрушившемся покрытии .
     Работа состоит из аннотации, введения,  заключения, списка использованных источников. Общее количество страниц –64 . Список использованных источников насчитывает  24 наименования. Графическая часть состоит из  листов формата .
     
     

Содержание
Введение	7
1 Обзор информационных источников	9
1.1 Методы исследования коррозии	9
1.2 Показатели коррозии	14
1.3Диаграмма состояния системы Ti-Cu	18
1.4Способы получения и свойства слоистых композиционных материалов системы Cu-Ti	20
1.5Способы получения и свойства интерметаллидных покрытий системы Cu – Ti	23
1.5.1 Диффузионная металлизация	24
1.5.2 Лазерная обработка	26
1.5.3 Электролитическое осаждение с последующим диффузионным отжигом	28
1.5.4 Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) 	29
1.5.5 Контактное плавление	32
1.6Покрытия, используемые для защиты поверхности медных кристаллизаторов 	34
2 Материалы и методы исследования	39
2.1Медь марки М1	39
2.2Титан марки  ВТ1-0	40
2.3Сварка взрывом биметалла  М1+ВТ1-0	42
2.4 Сборка пакета под сварку	45
2.5Приготовление шлифов	45
2.6Методика проведения коррозионных испытаний	45
2.7 Электронномикроскопические и рентгеноструктурные исследования	47
3Исследование коррозии интерметаллидного покрытия системы медь-титан.	51
Заключение	60
Список использованных источников	62



      				Введение
     Современному машиностроению необходимы конструкционные материалы с повышенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами – удельной прочностью и жесткостью, жаропрочностью и износостойкостью, высоким сопротивлением усталостному разрушению, способностью работать в условиях высоких и криогенных температур. Этими свойствами не обладают традиционные металлы и сплавы. Комплекс необходимых свойств можно получить созданием композиционных материалов, имеющих свойства, отличные от свойств исходных компонентов.
     Актуальной задачей для металлургических отраслей промышленности всегда являлось увеличение срока службы медных деталей, работающих в условиях комплексного воздействия таких факторов, как износ и температура. 
     Одним из перспективных направлений решения данной проблемы является нанесение на медные детали покрытий на основе купридов титана, имеющих высокие показатели износостойкости (Лысак В.И., Кузьмин С.В., Морозова Е.А., Середа Б.П., Bateni M.R., Salehi M., Radek N.). Для получения таких покрытий применяют комбинированные технологии, предусматривающие предварительное нанесение титана на поверхность меди и последующий диффузионный отжиг полученной композиции.
     Кроме того, в литературе практически отсутствуют сведения, о влиянии смоделированной влажной морской атмосферы на покрытия  системы медь-титан. Исследование этих вопросов, связанных с воздействием морской среды на структуру и свойства покрытий на основе купридов титана, представляет большой интерес, как для научных, так и для производственных целей.
     Целью бакалаврской работы является исследование коррозионной стойкости  системы Cu-Ti.
     Для достижения поставленной цели поставлены  и решены следующие задачи:
     1. Выполнен анализ литературных данных, касающихся исследования коррозионной стойкости 
     2. Исследование коррозии интерметаллидного покрытия системы медь-титан
     3. Анализ экспериментальных данных.
     

				

     1.Обзор информационных источников		
     												1.1. Методы исследования коррозии 	
     												Целью коррозионных исследований является не только определение долговечности данного металла в определенных условиях, но и раскрытие механизма коррозионного процесса, который может быть электрохимическим. химическим или смешанным. Определяется контроль коррозионного процесса: кинетический, диффузионный или смешанный в случае химической коррозии, или виды контроля электрохимических коррозионных процессов, например катодный при основной роли перенапряжения ионизации кислорода. 					Разнообразие условий внешней среды требует использования различных средств для определения коррозионной стойкости в разных случаях, как лабораторного исследования, так и практических испытаний. Каждый метод коррозионного испытания должен исходить из этого фундаментального взгляда на механизм коррозии металлов.			В наиболее общей форме практическая цель коррозионного испытания может быть выражена как определение долговечности данного металлического материала в данных условиях; результаты коррозионных испытаний должны дать возможность сделать заключение о коррозионном поведении того или иного металла или сплава в эксплуатационных условиях.	Более детально задачи коррозионных исследований и испытаний можно охарактеризовать следующим образом:						
     
     
     
     
     1) раскрытие механизма коррозионного процесса, который может быть химическим, электрохимическим или смешанным — химико-электрохимическим;										2) установление агрессивного компонента внешней среды (О2, СО2, пары Н2О др.), вызывающего химическое разрушение металла, или деполяризатора (О2, Н+, Н2О, HSО3 и др.), ответственного за электрохимическую коррозию металла;							3) установление влияния основных внутренних (состава, структуры, состояния поверхности сплава, наличия напряжений и др.) и внешних (состава коррозионной среды, ее движения, температуры и др.) факторов на коррозионную стойкость металла или сплава;						4) выбор наилучшего металла или сплава для применения в определенных эксплуатационных условиях; при этом необходимо учитывать не только коррозионную стойкость материала, но и его прочность, технологические свойства, стоимость и пр.						5) сравнение коррозионной активности сред по отношению к одному или нескольким металлическим материалам;						6) проверка методов зашиты металлов от коррозии: определение эффективности противокоррозионного легирования, применения замедлителей коррозии или электрохимической защиты, проверка надежности защитных покрытий и т. д.							7) проверка качества выпускаемой продукции в отношении коррозионной стойкости, например, контроль нержавеющей хромоникелевой стали на отсутствие склонности к межкристаллитной коррозии, проверка качества защитных покрытий и т. д.						Сложность задачи исследования, сложность и разнообразие коррозионной среды и условий коррозии заставляют разрабатывать систему методов исследования и испытаний, которая позволяла бы ответить на поставленные теорией и практикой вопросы [1].						По общему характеру исследований данные методы подразделяются на три группы:
      1) лабораторные исследования — коррозионные исследования металлических образцов в лабораторных, искусственно создаваемых условиях;
      2) внелабораторные исследования — коррозионные исследования металлических образцов в естественных, эксплуатационных условиях (в том числе исследования в природных условиях: в атмосфере, в море, в грунте и др.);
      3) эксплуатационные исследования — испытания машин, аппаратов, сооружений и средств защиты в эксплуатационных условиях. Таким образом, общим для лабораторных и внелабораторных исследований является их объект — образцы, а отличаются они условиями исследований, в то время как общим для внелабораторных и эксплуатационных исследований являются их условия, а отличаются они объектом исследований.
      Обычно вначале проводят лабораторные, затем внелабораторные и последними – эксплуатационные испытания. Различные виды исследований дополняют друг друга.
      По продолжительности исследований методы подразделяются на две группы:
      1) длительные — соответствующие по продолжительности эксплуатационным условиям;
      2) ускоренные — проводимые в искусственных условиях, ускоряющих коррозионные процессы, протекающие в эксплуатационных условиях; ускорение испытаний достигается обычно путем облегчения протекания контролируемых процессов, но без изменения характера коррозионного процесса.
      Ускоренные и длительные методы исследований дополняют и контролируют друг друга. Сопоставление результатов при этих исследованиях позволяет получить коэффициенты пересчета, что освобождает от необходимости проведения длительных испытаний[3]	.		Лабораторные методы исследования коррозии
      Общие методы исследования коррозии металлов в электролитах
      Среди лабораторных коррозиoнных испытаний наиболее важными являются так называемые ускоренные коррозиoнные испытания, в которых создаются условия, вызывающие быстрое коррозионное разрушение вследствие увеличения агрессивности среды. Основные среды для лабораторных коррозиoнных испытаний – электролиты, влажная атмосфера, содержащая или не содержащая коррозионноактивные вещества (NaCl, SO2, CO2 и т.п.), без конденсации или с периодической конденсацией влаги; газовые среды с повышенной температурой; почвы, нефтепродукты, расплавленные соли, жидкие металлы.
      Наиболее простым и доступным методом определения коррозионной стойкости металлов в электролитах является испытание в открытом сосуде, которое позволяет исследовать большинство показателей коррозии. Образцы (обычно три в каждом опыте) подвешивают на стеклянном крючке или капроновой нити и испытывают при полном, частичном или переменном погружении в неподвижный раствор, через который можно пропускать воздух, кислород, азот или другой газ. Более совершенно проведение испытания в оборудованном термостате.
      Если испытания проводятся при повышенных температурах,вместо открытых стаканов применяют колбы, снабженные обратными холодильниками. Образцы при этом подвешивают на стеклянных или фторопластовых подвесках, крепят в стеклянных подставках, помещают на дно колбы, переложив их стеклянной ватой.
      Простой метод коррозионных испытаний металлов в электролитах, например, в кислотах, при высоких температурах и давлениях состоит в выдержке исследуемого образца металла, помещенного в запаянную ампулу из термостойкого стекла с налитым в нее электролитом, при заданной температуре в термостатированном шкафу. Для предупреждения разрыва запаянных ампулвследствие образования в них паров электролиза и накоплениягазообразных продуктов коррозии ампулы помещают в контейнеры, изготовленные из нержавеющей стали, у которых длясоздания противодавления пространство между стенкой и ампулой заполняют водой.
      Более совершенным методом коррозионныхиспытаний в электролитах при высоких температурах и давлениях является проведение их в специальных автоклавах.
      Прибор для массовых сравнительных коррозионных испытаний металлов при полном погружении в электролит, в которомпредусмотреныпостоянное перемешивание раствора и термоконтроль, носит название шпиндельного аппарата.
      Для подобного рода коррозионных испытаний металлов при переменном погружении в электролит применяют различные аппараты, которые представляютсобой застекленные термостатированные камеры с автоматическиподнимающейся и опускающейся штангой с подвешенными к нейиспытуемыми образцами.
      Для простейших лабораторных испытаний металлов на атмосферную коррозию исследуемые образцы одного или нескольких металлов помещают в закрытый эксикатор, на дно которого налита вода. Для более интенсивного осаживания влаги образцы одни или два раза в сутки охлаждают в термосе, после чего их переносят в эксикатор для коррозионных испытаний, имеющий комнатную температуру.
      Массовые сравнительные коррозионные испытания металлов во влажной атмосфере проводят во влажной камере — термостатированном застекленном обычным или органическим стеклом шкафу, в котором периодически распыляется по заданному режиму коррозионный раствор (водопроводная, морская, рудничная вода, раствор, имитирующий промышленную атмосферу). Камеры бывают с неподвижно расположенными и передвигающимися испытуемыми образцами. Недостаток камеры с неподвижными образцами - зависимость скорости коррозии от места расположения образцов в камере. В камерах с передвигающимися образцами этот недостаток устранен, так как все образцы проходят одни и те же участки камеры. В камере этого типа рекомендуется помещать образцы на вращающееся вертикально колесо, к прорезям текстолитовых кругов которого образцы привязывают капроновыми нитями.
      
	1.2.Показатели коррозии	
												Величину, по которой судят о скорости коррозионного разрушения металла, принято называть показателем коррозии. Показатели коррозии могут быть качественными и количественными.						 Качественные показатели коррозии:						1) наблюдение внешнего вида образцов с фотографированием, зарисовкой или кратким описанием и наблюдение за изменениями в коррозионном растворе;									2) микроисследования для установления характера коррозии, наличия или отсутствия межкристаллитной коррозии и т. д.;					3) применение цветных индикаторов для обнаружения анодных и катодных участков корродирующей поверхности металла.					К количественным показателям коррозии можно отнести:	Очаговый показатель коррозииКп- число коррозионных участков,возникающих на единице металлической поверхности за определенный промежуток времени в данных условиях эксплуатации.								Глубинный показатель коррозииКглхарактеризует максимальную или среднюю глубину коррозионного разрушения металла в течение определенного времени, (мм/год).							Массовый показатель коррозии Кт- характеризует изменение массы (m) образца металла в результате коррозии, отнесенное к единице поверхности металла S и к единице времени ? (например, г/(м?*ч)):
К_m^±=m/(S*?)
	Этот показатель может быть отрицательным, если масса металла за время испытания ? после удаления продуктов коррозии уменьшилась. Он может быть и положительным, если масса образца за время испытаний увеличилась.											Если известен состав продуктов коррозии металла, то можно сделать пересчет положительного показателя изменения массы в отрицательный по формуле:
К_m^-=К_m^+*(?(n?_ok*A_Me))?((n_Me )*A_ok)
где Кm- и Кm+ — соответственно отрицательный и положительный массовый показатель коррозии; AМе — атомная масса металла; Aok — атомная масса окислителя; nМе — валентность металла; nok— валентность окислителя.
В случае равномерной коррозии металла можно сделать пересчет от отрицательного показателя изменения массы (Km?, г/(м?*ч)) к глубинному показателю Кп (мм/год):
К_гл=(K_m^-*8,76)/?_Me ,
где ?Ме/см3 — плотность металла.
     Объемный показатель коррозии (КV) указывает объем поглощенного или выделившегося в процессе коррозии металла газа ?V, при веденного к нормальным условиям, и отнесенный к единице поверхности металла и к единице времени (например, см?/(см? *ч)):
     КV=?V/S?                         
Электрические показатели коррозии:Ki- токовый, который соответствует скорости коррозионного процесса. мА/см ; Кr - показатель изменения электросопротивления поверхности металла за определенное время, %.											Показатель склонности металла к коррозии Кc - срок эксплуатации или проведения испытаний до начала коррозионного процесса, т.е. когда коррозионное поражение поверхности металла составляет 1% площади. Измеряется в часах или сутках [2].	
              Классификация коррозионных разрушений по внешнему виду 
В зависимости от характера агрессивной среды и особенностей воздействия ее на металлы, разрушение бывает равномерное и неравномерное.
	Равномерная коррозия распространяется вглубь одинаково по  всей поверхности. 
	Неравномерная коррозия бывает несколько видов:								Неравномерная коррозия бывает нескольких видов:
	1. Местная коррозия пятнами, язвами или точками (питтинговая).Примером коррозии пятнами и точками является коррозияметаллов в воде и некоторых водных растворах. Коррозия язваминаблюдается при действии различных конденсированных паров впаровых котлах, вулканизационных камерах, дефлегматорах и является результатом образования на поверхности слоя электролита разной толщины и состава.
	2. Местная коррозия оценивается по числу и размерам мест пораженияна единице поверхности металла, а также по весовым потерям
	3. Интеркристаллитная коррозия происходит преимущественнопо границам зерен сплавов, если эти границы значительно отличаются по химическому составу от основной массы зерна. 
	4. Этот вид разрушения оценивается по изменению звука при ударе(появляется глухой тон), по потере пластичности по снижениюэлектропроводности металла.
	5. Избирательная коррозия наблюдается в тех случаях, когдапри действии реагента на сплав окислению подвергается преимущественно одна структурная составляющая или один компонент.Изделия, подвергшиеся такому разрушению, почтиполностью теряют свои механические свойства.
	6. Подповерхностная коррозия наблюдается в тех случаях, когдаимеющаяся на изделии пленка не является сплошной и окисление металла происходит через поры под пленкой, что сопровождаетсяобычно образованием пузырей на поверхности. Разрушениеоценивается по внешнему виду.
	7. Коррозионные трещины появляются при одновременном действии напряжений и агрессивной среды. 
На рисунке 1 показаны схемы отдельных видов коррозионного разрушения.
     
     Рисунок 1. Виды коррозионного разрушения : 1 – равномерная коррозия; 2 – коррозия пятнами; 3 – точечная коррозия ; 4 – интеркристаллитная коррозия;  5 – подповерхностная коррозия ; 6 – избирательная коррозия.										Для качественной и количественной оценки коррозионной стойкости металлов и средств защиты в определенных условиях предназначен ряд шкал коррозионной стойкости. Наиболее распространенной и рекомендуемой является десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов (табл. 1).
Таблица 1. Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов (ГОСТ 13819-68)
Гуппа стойкости
Скорость коррозии, мм/год
Балл
Совершенно стойкие
Менее 0,001
1
Весьма стойкие
Свыше 0,001 до 0,005
2
 
Свыше 0,005 до0,01
3
Стойкие
Свыше 0,01 до 0,05
4
 
Свыше 0,05 до0,1
5
Пониженно стойкие
Свыше 0,1 до 0,5
6
 
Свыше 0,5 до 1,0
7
Малостойкие
Свыше 1,0 до 5,0
8
 
Свыше 5,0 до 10,0
9
Нестойкие
Свыше 10
10
 												Глубинный показатель коррозии, которым выражается в десятибалльной шкале скорость коррозии металлов, измеряется непосредственно или в случае равномерной коррозии, получается пересчетом показателя убыли массы [3].	
     
     1.3. Диаграмма состояния системы Ti-Cu	
												Система медь-титан (рис. 2) характеризуется образованием шести соединений, два из которых Ti2Cu (?) и TiCu (?) плавятся конгруэнтно при температурах 1000±5°С и 982±5°С соответственно. Четыре других образуются по перитектическим реакциям:
     ж + TiCu (?)? Ti3Cu4 (?) при 925±4°С;
     ж + Ti3Cu4 (?) ? Ti2Cu3 (?) при 890±4 °С;
     ж + Ti2Cu3 (?) ? TiCu2 (?) при 870 °С;
     ж + TiCu2 (?)? TiCu4 (?) при 875±3 °С.
     Фазы ? и ? существуют в узком интервале температур (880 - 865 °С - фаза ? и 890-800 °С - фаза ?) и распадаются по эвтектоидным реакциям. В системе Cu-Ti протекают три эвтектических превращения.		Особенностью металлургического взаимодействия Ti с Сu, оказывающего влияние на условия и саму возможность получения соединений между ними, является способность этих металлов вступать в химическое взаимодействие с образованием интерметаллидов состава Ti2Cu TiCu, Ti3Cu4, Ti2Cu3 TiCu2,?TiCu4 и способность давать легкоплавкие эвтектики при концентрации меди 43 и 73 ат. % с температурой плавления соответственно 960 и 875 °С. Титан и медь образуют систему с ограниченной растворимостью и эвтектоидным распадом ? - фазы. Максимальная растворимость меди в ?-титане и ?-титане составляет 2,1 и 13,4 % при 990 °С. Растворимость Ti в Сu при 400 °С –0,4 %.							Также интересной особенностью сплавов медь-титан является высокая скорость прохождения эвтектоидной реакции и поэтому при закалке ? – фазу не удается зафиксировать , а образуется мартенситная фаза ?^?[4].

     Рисунок 2– Диаграмма состояния титан-медь 
     Использование многокомпонентных сплавов в качестве покрытий в современных отраслях промышленности, позволяет значительно повысить физико-механические и трибологические свойства поверхности изделий.
     												1.4 Способы получения и свойства слоистых композиционных материалов системы Cu-Ti	
     												Существуют различные способы получения слоистых композитов: сварка взрывом, пакетная прокатка, диффузионная сварка, магнетронное распыление, электронно-лучевое испарение, лазерное легирование, вакуумное плазменное напыление, реакции синтеза между разнородными элементами металлической фольги.								Сварка взрывом представляет собой твердофазный, бездиффузионный ,управляемый технологический процесс получения сварных соединений однородных и разнородных металлов. Характерными для сварки взрывом являются интенсивные пластические деформации металла в околошовной зоне вызванные воздействием импульса высокой амплитуды и малой длительностью. В некоторых случаях сварка взрывом является единственным возможным способом изготовления композиционного материала необходимом состава и геометрических размеров. При этом не требуется узкоспециализированного дорогостоящего оборудования.	
При помощи сварки взрывом можно изготавливать как двухслойные, так и многослойные композиционные материалы в видеслоистых пластин и цилиндрических прутков.									При изготовлении цилиндрических прутков материал для изготовления композита находится в стальной трубе, которая находится внутри взрывчатого вещества. В процессе взрыва происходит динамическое обжатие и прочное соединение металла матрицы с металлом наполнителя. В итоге формируется композиционный материал цилиндрической формы (рис. 3). При сварке взрывом пакета слоистых материалов осуществляется совместная пластическая деформация поверхностных слоев соединяемых металлов. Происходит сближение металлов на расстояния взаимодействия межатомных сил. При этом происходит упрочнение по всей толщине каждого слоя, а величина того упрочнения зависит от индивидуальных свойств материала данного слоя .

 Рисунок 3. Схема получения цилиндрических композиционных материалов сваркой взрывом.
В случае деформации  взрывом слоистых композиционных материалов с резко различающимися температурами плавления необходимо учитывать возможность оплавления одной из составляющих .
Режимы сварки взрывом подбираются в зависимости от материала матрицы и упрочнителя. Помимо этого необходимо контролировать массу заряда взрывчатого вещества, скорость детонациии другие параметры[5].
Сварка взрывом по сравнению с другими методами имеет очевидные преимущества; это связано с легкостью получения и обработки слоистых композитов. При получении многослойного композита этим методом пластины одного металла чередуют с пластинами другого металла, причем размеры и количество слоев ограничены лишь соответствующим сортаментом. Используя промежуточные операции прокатки и штамповки, можно изготовить композит, близкий к заданной форме. Заключительная термическая обработка за счет «сквозной» диффузии обеспечивает получение слоистого метало-интерметаллидного композита. 				В работе [6]механические испытания при комнатной температуре проводили на установке LRK 5 Plus, высокотемпературные (до 700 °С) - на установке АЛА-ТОО (ИМАШ 20-75). Образцы толщиной 1,5 мм изготавливали из меди М1, титана ВТ1-0 и полученного сваркой взрывом с последующей прокаткой слоистого композита (СКМ) М1 + ВТ1-0 + М1 (толщина слоя меди 0,45 мм, слоя титана 0,6 мм, слоя меди 0,45 мм) . Нагрев образцов осуществляли радиационным методом. Отжиг СКМ для формирования структуры СМИК медь - диффузионная зона проводили при температуре 850 °С в течение 1 - 100 ч, что позволило в итоге получить диффузионную зону с объемной долей до 75 %. Результаты механических испытаний показали (рис. 4), что относительное удлинение (8 %) СКМ оказалось значительно ниже, чем исходных материалов (меди М1 - 20 % и титана ВТ1-0 - 30 %). С ростом температуры испытаний прочность СМИК понижается, однако ее значения выше прочности монометаллов и СКМ. При этом СМИК разрушается во всем температурном диапазоне испытаний хрупко (5 = 0,4 0,5 %).  А прочность диффузионной зоны слоистого металл-интерметаллидного композита системы Ti - Cu, сформированного при температуре 850 °С в течение 100 ч, с повышением температуры испытания от 20 до 700 °С постепенно снижается с 420 до 200 МПа. (рис 5)

Рисунок 4 .Температурная зависимость прочности (а) и относительного удлинения (б) титана ВТ1-0 (?), меди М1 (о), СКМ М1 + ВТ1-0 + М1 (Д) и СИК (?)
			
Рисунок 5. Зависимость прочности меди (о), титана (?) и диффузионной зоны (----) от температуры испытаний

     1.5 Способы получения и свойства интерметаллидных покрытий системы Cu– Ti	
     										Интерметаллидные покрытия из меди и титана обычными гальваническими и газотермическими методами, базирующимися на расплавлении и распылении под действием горючего газа и сжатого воздуха различных материалов в виде порошков, проволоки, специальных шнуров, получить довольно трудно из-за высокой разницы в электропроводности и температуре плавления материалов .						Покрытия в основном получают диффузионными методами, к которым относится: насыщение в порошковых средах, самораспростроняющийся высокотемпературный синтез, лазерная обработка , контактное эвтектическое плавление  и комбинированные способы – электролитическое осаждение с последующей термической обработкой и электроискровое осаждение с лазерной обработкой . В общем случае методы осуществляют путем нагрева и выдержки в химически активных, содержащих наносимое вещество средах, либо высокоэнергетическом воздействии на пленки или слои наносимого материала.												В зависимости от решаемых задач, процессы диффузионного взаимодействия материала покрытия и основы либо специально реализуют, получая хорошо развитые диффузионные зоны со специальными свойствами и соответствующей структурой, либо, наоборот, при выборе режимов термической обработки выбирают такие режимы теплового воздействия, при которых исключается образование хрупких, легко отслаивающихся зон диффузионного реакционного взаимодействия [7].	
     													1.5.1 Диффузионная металлизация 						
     Сущность метода формирования покрытия данным способом заключается в нанесении на поверхность медного изделия порошковой смеси NH4Cl, Ti и Al2O3 в пропорции5, 7 и 89 %, соответственно, с последующей металлизацией при температуре 800 °C в течение 6 часов [8].			Микротвердость сформированного покрытия (рис. 6) в направлении от медной подложки к поверхности раздела плавно возрастает (рис.7), что обусловлено образованием твердого раствора и интерметаллидов TiCu4, TiCu и Ti2Cu. Исследование износостойкости покрытия показало, что потеря веса в образцах с покрытием в процессе продолжительного скольжения под нагрузкой 30 Н существенно меньше, чем в медных образцах (рис. 8). 

Рисунок 6 – Микроструктура Cu-Ti покрытия, сформированного на поверхности медной подложки методом металлизации .


Рисунок 7– Характер распределения твердости по сечению образца с покрытием .
Рисунок 8– Потеря веса в образцах с покрытием и без, при продолжительном скольжении .
Более высокая износостойкость покрытия обусловлена высокой твердостью интерметаллидных соединений и их низким коэффициентом трения (усредненный коэффициент трения скольжения в покрытых интерметаллидами образцах при нагрузках 30 и 60 Н составлял 0,8 ? 0,15) [8]. 
Анализ микроструктуры (рис. 9, а) поверхностного слоя покрытия показал, что в направлении перпендикулярном направлению износа наблюдаются микроскопические трещины, которые при продолжительном износе объединяются в обломки (рис.9, б), отслаиваются и образуют пластинки продуктов износа.								Расслаивание является доминирующим механизмом износа образцов, полученных данным способом, а сам способ является сравнительно трудоемким и обладает низкой производительностью.
а)

б)

Рисунок 9 – Микроструктура приповерхностного слоя покрытия: a – наличие микротрещин под поверхностью; б – объединение трещин и образование «пластинок износа» 

     1.5.2 Лазерная обработка
												Технология лазерной обработки включает в себя предварительное нанесение тонкого слоя из легирующего компонента и последующее его проплавление лазерным лучом совместно с основой [9]. 				При формировании покрытия лазерной обработкой поверхности титана медью в локальном объеме толщиной до 35 мкм образуется сплав микротвердостью около 5,5 ГПа. Повышение микротвердости покрытия достигается изменением скорости прохождения лазерного пучка, толщиной предварительно нанесенного медного покрытия и введением дополнительных легирующих элементов, таких как Ni или Cr. Максимальная твердость поверхностного слоя при прохождении луча со скоростью 1,66 мм/с и толщиной медного покрытия 10 мкм составляет 6300 МПа [10]. Модифицирование Cr позволяет увеличить микротвердость до 9200 - 9400 МПа, что обусловлено образованием интерметаллидаTiCr2. Однако повышение микротвердости сопровождается снижением пластичности поверхностного слоя.									Концентрированный лазерный луч изменяет состояние поверхностного слоя, выравнивая химический состав, залечивая дефекты и увеличивая толщину защитного слоя (рис. 10, б), кроме того уменьшается шероховатость и устойчивость поверхности к коррозии.


а)
б)
Рисунок 10 – Микроструктура покрытия системы Ti-Cu, полученного электроискровым осаждением до (а) и после (б) лазерной обработки 
В обоих случаях фиксируется значительное увеличение тве.......................