Применение нано- и ультрадисперсных материалов для управления структурой и свойствами металлов в соединительных технологиях: мировая практика (обзор)
https://doi.org/10.34680/2076-8052.2023.5(134).833-846
Аннотация
В работе представлен обзор применения нано- и ультрадисперсных порошков в качестве функциональных добавок при различных способах дуговой сварки (наплавки) плавлением. Рассмотрены способы введения нано- и ультрадисперсных порошков в жидкую сварочную ванну. Приведены результаты экспериментальных исследований процессов пайки. Сформулированы задачи дальнейших исследований в области практического применения нано- и ультрадисперсных материалов для соединительных технологий.
Ключевые слова
Об авторах
С. Б. Сапожков
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Россия
Россия
Сапожков Сергей Борисович – доктор технических наук, доцент, директор Политехнического
института
Великий Новгород
Е. А. Зернин
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Россия
Россия
Зернин Евгений Александрович – кандидат технических наук, доцент, заместитель директора Инженерной школы диагностики и промышленной безопасности
Великий Новгород
Е. Д. Петрова
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Россия
Россия
Петрова Екатерина Дмитриевна – аспирант
Великий Новгород
Р. В. Петров
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Россия
Россия
Петров Роман Валерьевич – доктор физико-математических наук, доцент, профессор, главный научный сотрудник
Великий Новгород
М. А. Захаров
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Россия
Россия
Захаров Максим Анатольевич – доктор физико-математических наук, доцент, профессор
Великий Новгород
Список литературы
1. Paton B. E., Ishchenko A. Ya., Ustinov A. I. Application of nanotechnology of permanent joining of advanced light-weight metallic materials for aerospace engineering // The Paton Welding Journal. 2008. 12. 2-8.
2. Pal K., Mohan M. M., Thomas S. Dynamic application of novel electro-optic switchable device modulation by graphene oxide dispersed liquid crystal cell assembling CdS nanowires // Organic Electronics: physics, materials, applications. 2016. 39. 25-37. DOI: 10.1016/j.orgel.2016.09.019
3. Reisgen U., Balashov B., Stein L., Geffers C. Nanophase hardfacing. New possibilities for functional surfaces // Materials Science Forum. 2010. 638/642. 870-875. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.638-642.870
4. Lee Т. К., Kim H. J., Kang B. Y., Hwang S. K. Effect of Inclusion Size on the Nucleation of Acicular Ferrite in Welds // ISIJ International. 2000. 40(12). 1260-1268. DOI: 10.2355/isijinternational.40.1260
5. Seo J. S., Kim Н. J., Lee C. Effect of Ti addition on eeld microstructure and inclusion characteristics of bainitic GMA welds // ISIJ International. 2013. 53(5). 880-886. DOI: 10.2355/isijinternational.53.880
6. Vanovsek W., Bernhard С., Fiedler M., Posch G. Influence of aluminum content on the characterization of microstructure and inclusions in high-strength steel welds // Welding in the World. 2013. 57(1). 73-83. DOI: 10.1007/s40194-012-0008-0
7. Wang J.-Y., Chang T.-C., Chang L.-Z., Lee S. Effect of Al and Mn Content on the Mechanical Properties of Various ECAE Processed Mg-Li-Zn Alloys // Materials Transactions. 2006. 47(4). 971-976. DOI: 10.2320/matertrans.47.971
8. Klimpel А., Kik T. Erosion and abrasion wear resistance of GMA wire surfaced nanostructural deposits // Archives of Materials Science and Engineering. 2008. 30(2). 121-124.
9. Zhu Y., Yukimura K., Ding C. X., Zhang P. Y. Tribological properties of nanostructured and conventional WC-Co coatings deposited by plasma spraying // Thin Solid Films. 2001. 388(1-2). 277-282. DOI: 10.1016/S0040-6090(01)00805-7
10. Wu P., Du H. M., Chen X. L., Li Z. Q., Bai H. K., Jiang E. Y. Influens of WC particle behavior on the wear resistance properties of Ni-WC composite coatings // Wear. 2004. 257(1-2). 142-147. DOI: 10.1016/j.wear.2003.10.019
11. Gualco A., Svoboda H. G., Surian E. S. Effect of welding parameters on microstructure of Fe-based nanostructured weld overlay deposited through FCAW-S // Welding International. 2016. 30(8). 573-580. DOI: 10.1080/09507116.2015.1096533
12. Chen C. X., Peng H., Liu R., Li Y., Zhao P. Research on inclusions in low alloy steel welds with nano alumina addition // Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. 2012. 9(9). 1533-1536. DOI: 10.1166/jctn.2012.2239
13. Chen C., Xue H., Chen C., Han X., Tang H. Effect of nano oxide on microstructure and mechanical properties of low alloy high strength steel welds // Hanjie Xuebao/Transactions of the China Welding Institution. 2016. 37(9). 29-34.
14. Saha A., Mondal S. C. Multi-objective Optimization of Welding Parameters in MMAW for Nano-structured Hardfacing Material Using GRA Coupled with PCA // Source of the Document Transactions of the Indian Institute of Metals. 2016. 70. 1431-1502. DOI: 10.1007/s12666-016-0945-1
15. Liang X. S., Chen C. X., Peng H. F. Effect of nano-scale titanium oxide on the microstructure of weld deposits for high strength low alloyed steel // Cailiao Kexue yu Gongyi/Material Science and Technology. 2009. 17. 41-45.
16. Aghakhani M., Naderian P. Aghakhani M. Modeling and optimization of dilution in SAW in the presence of Cr2O3 nano-particles // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015. 78(9-12). 1665-1676. DOI: 10.1007/s00170-014-6733-3
17. Aghakhani M., Ghaderi M. R., Jalilian M. M., Derakhshan A. A. Predicting the combined effect of TiO2 nano-particles and welding input parameters on the hardness of melted zone in submerged arc welding by fuzzy logic // Journal of Mechanical Science and Technology. 2013. 27(7). 2107-2113. DOI: 10.1007/s12206-013-0523-y
18. Tashev P., Kirilov L., Petrov T., Koprinkova-Christova P., Lukarski Y. Optimization of the parameters for pulsed current tig remelting in nano modification of surface layers of structural steel parts // Scientific proceedings. 2016. 1(187). 118-121.
19. Reisgen U., Balashov B., Stein L., Geffers C. Nanophase hardfacing new possibilities for functional surfaces // Materials Science Forum. 2010. 638-642. 870-875. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.638-642.870
20. Hsu P. W., Chen R. S., Kao F. H., Tsai S.-Y., Duh J.-G., Wang S.-H., Yang J.-R. Martensite nucleation site and grain refinement in duplex titanium alloy weldment by active flux with nanoparticle addition // Science and Technology of Welding and Joining. 2011. 16(6). 514-521. DOI: 10.1179/1362171811Y.0000000038
21. Yang J., Hou X., Zhang P., Ren X., Yang Q. Mechanical properties of the hypereutectoid Fe-Cr-C hardfacing coatings with different nano-Y2O3 additives and the mechanism analysis // Materials Science and Engineering a-Structural Materials Properties Microstructure and Processing. 2016. 655. 346-354. DOI: 10.1016/j.msea.2015.12.087
22. Kuznetsov M. A., Zernin E. A., Danilov V. I., Zhuravkov S. P., Kryukov A. V. Optimization of the modification parameters of a deposited metal by nanostructural fibers of the aluminium oxyhydroxide // Nanotechnologies in Russia. 2018. 13(9-10). 521-530. DOI: 10.1134/S1995078018050087
23. Markashova L., Berdnikova O., Alekseienko T., Bernatskyi A., Sydorets V. Nanostructures in Welded Joints and Their Interconnection with Operation Properties // Achievements in the field of thin films, nanostructured materials and coatings: selected reports of the 2018 International Conference “Nanomaterials: Applications and Properties” / edited by A. D.Pogrebnyak, V. Novosad. Springer, Singapore, 2019. 119-128. DOI: 10.1007/978-981-13-6133-3_12
24. Saha A., Mondal S. C. Statistical Analysis and Optimization of Process Parameters in Wire Cut Machining of Welded Nanostructured Hardfacing Material // Silicon. 2019. 13(9-10). 1313-1326. DOI: 10.1007/s12633-018-9924-y
25. Bond D., Lussoli R. J., Rodrigues Neto J. B., D'Oliveira A. S. Co-based superalloy (Stellite 6) powder with added nanoparticles to be molten by PTA // Soldagem & Inspeção. 2020. 25(5). 2514. DOI: 10.1590/0104-9224/si25.14
26. Sokoluk M., Cao C., Pan S., Li X. Nanoparticle-enabled phase control for arc welding of unweldable aluminum alloy 7075 // Nature Communication. 2019. 10(1). 98. DOI: 10.1038/s41467-018-07989-y
27. Bian H., Song Y., Liu D., Lei Y., Cao J., Song X. Joining of SiO2 ceramic and TC4 alloy by nanoparticles modified brazing filler metal // Chinese Journal of Aeronautics. 2019. 33(1). 41-45. DOI: 10.1016/j.cja.2019.03.040
28. Furkan, Kim H.-J., Lee G.-h., Jung J. P. A Review of the Brazeability of LowTemperature and Nano-Reinforced Al-Based Brazing Filler Metals// Journal of Welding and Joining. 2022. 40(3). 216-224. DOI: 10.5781/JWJ.2022.40.3.2
29. Huang Z., Zhao Z. J., Zhang Q., Xan L., Jiang X.-m., Li C., Perts cardenas M. T., Yuang P., Yin J.-J., Luo J., Gahg J., Nie Z. A welding phenomenon of dissimilar nanoparticles in dispersion // Nature Communication. 2019. 10(1). 219. DOI: 10.1038/s41467-018-08206-6
30. Dele-Afolabi T. T., Ansari M. N. M., Azmah Hanim M. A., Adeleke A. O., Ojokupoluyi O. J., Atiqah A. Recent advances in Sn-based lead-free solder interconnects for microelectronics packaging: Materials and technologies // Journal of Materials Research and Technology. 2023. 25(33). 4231-4263. DOI: 10.1016/j.jmrt.2023.06.193
31. Ahn, B. Recent Advances in Brazing Fillers for Joining of Dissimilar Materials // Metals. 2021. 11(7). 1037. DOI: 10.3390/met11071037
32. Praveen A. S., Arjunan A. Effect of nano-Al2O3 addition on the microstructure and erosion wear of HVOF sprayed NiCrSiB coatings // Materials Research Express. 2019. 7(1). 015006. DOI: 10.1088/2053-1591/ab5bda
33. Kuznetsov M. A., Zernin E. A. Nanotechnologies and nanomaterials in welding production (review) // Welding International. 2012. 26(4). 311-313. DOI: 10.1080/09507116.2011.606158
Рецензия
Для цитирования:
Сапожков С.Б., Зернин Е.А., Петрова Е.Д., Петров Р.В., Захаров М.А. Применение нано- и ультрадисперсных материалов для управления структурой и свойствами металлов в соединительных технологиях: мировая практика (обзор). Вестник Новгородского государственного университета. 2023;(5(134)):833-846. https://doi.org/10.34680/2076-8052.2023.5(134).833-846
For citation:
Sapozhkov S.B., Zernin E.A., Petrova E.D., R.P., Zakharov M.A. The use of nano- and ultrafine materials for controlling the structure and properties of metals in connecting technologies: world practice (review). Title in english. 2023;(5(134)):833-846. (In Russ.) https://doi.org/10.34680/2076-8052.2023.5(134).833-846
Просмотров:
57
Послать статью по эл. почте 