The Effect of TiN Nanoparticles on the Structure and Mechanical Properties of the Porous–Solid Steel Joint Formed
by Laser-Beam Welding

A. N. Cherepanov; Черепанов А. Н.; V. O. Drozdov; Дроздов В. О.; A. A. Filippov; Филиппов А. А.

doi:10.31857/S0015323022600848

The Effect of TiN Nanoparticles on the Structure and Mechanical Properties of the Porous–Solid Steel Joint Formed by Laser-Beam Welding

Authors: Cherepanov A.N.¹, Drozdov V.O.¹, Filippov A.A.¹
Affiliations:
1. Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences
Issue: Vol 124, No 4 (2023)
Pages: 430-435
Section: ПРОЧНОСТЬ И ПЛАСТИЧНОСТЬ
URL: https://rjonco.com/0015-3230/article/view/662877
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015323022600848
EDN: https://elibrary.ru/VHTNIT
ID: 662877

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription or Fee Access

Abstract

The formation of a crystal structure and properties of a welded joint between a porous stainless steel plate and a solid plate of greater thickness with the use of nanomodifying additives has been experimentally investigated. To obtain a high-quality butt joint of the plates, the end layer of the solid plate was found to have been penetrated. The laser beam axis is shifted from the boundary of the plate joint by some distance, which is necessary to compensate the (material of) metal during the melting of the porous plate. The application of
nanomodifying additives reduces the grain size of the weld structure, which, in turn, has a positive effect on the mechanical properties of the resulting joint. The results of tensile strength tests have shown that the failure
of nanomodified samples, unlike unmodified ones, occurred only in the main porous metal. The average value of the tensile strength is 89.5 MPa.

Keywords

laser welding, porous metal, nanomodification, nanopowder, crystal structure, tensile strength

References

Hammel E., Ighodaro O.L.-R., Okoli O.I. Processing and properties of advanced porous ceramics: an application based review // Ceram. Int. 2014. V. 40. № 10. P. 15 351–15 370.
Федоров С.А., Митин А.В. Лазерная сварка фильтров из пористых сетчатых материалов // Сварочное производство. 1992. № 6. С. 13–14.
Гаврилов Г.Н., Хренов В.А., Беляев Е.С. Исследования структуры и свойств лазерных сварных соединений коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т и пористого проницаемого проката из карбонильного порошка никеля // Технология металлов. 2010. № 10. С. 30–35.
Голубенко Ю.В. Механизм и кинетика образования соединений разнотолщинных элементов при сварке лучом лазера // Сварочное производство. 2011. № 12. С. 29–31.
Bezginov R.O., Krektuleva R.A., Mishin M.A., Cherepanov O.I., Cherepanov R.O. Numerical and Experimental Study of the Weld Joints Formation in Welding Foam Materials // International Conference on Physical Mesomechanics of Multilevel Systems. 2014. AIP Conf. Proc. 2014. V. 1623. P. 63–66.
Еськов Б.Б., Лагунов Д.В., Лагунов В.С. Пористые материалы. Воронеж: Наука, 1995. 362 с.
Новиков Ю.М., Александров Л.Г., Богданов А.А. Проницаемые структуры на основе комбинированного пористого сетчатого металла и сварочная технология производства изделий из них для двигательных установок космических летательных аппаратов // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2019. № 3. С. 35–45.
Biffi C.A., Casati R., Previtali B., Tuissi A. Microstructure and mechanical properties of laser welded beads realized for joining CuZn open cellular foams // Materials Letters. 2016. V. 181. P. 132–135.
Wang K., Jiang H.Y., Jia Y.W., Zhou H., Wang Q.D., Ye B., Ding W.J. Nanoparticle-inhibited growth of primary aluminum in Al–10Si alloys // Acta Mater. 2016. V. 103. P. 252–263.
Оришич А.М., Черепанов А.Н., Шапеев В.П., Пугачева Н.Б. Наномодифицирование сварных соединений при лазерной сварке сплавов. Новосибирск: Сибирское научное издание, 2014. 252 с.
Ташев П., Алексиев Н., Манолов В., Черепанов А.Н. Наномодифицирование в процессах сварки и наплавки // Исследования наукограда. 2017. № 1(19). С. 16–21.
Cherepanov A.N., Drozdov V.O., Mali V.I., Malikov A.G. Studying the Laser Welding of Porous Metals with the Application of Compact Inserts and Nanopowders // Phys. Met. Metal. 2021. V. 122. № 3. P. 301–306.
Еремин Е.Н. Применение наночастиц тугоплавких соединений для повышения качества сварных соединений из жаропрочных сплавов // Омский научный вестник. 2009. № 3. С. 63–67.
Drozdov V.O., Chesnokov A.E., Cherepanov A.N., Smirnov A.V. Investigation of the formation of nano-structured composite powders in a plasma jet // Thermophysics and Aeromechanics. 2019. V. 26. № 5. P. 739–744.
Карслоу Г.С., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. Пер. с англ. М.: Наука, 1964. 488 с.
Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атомиздат, 1968. 484 с.