RU2560896C1 - Explosion welding procedure for production of composite items with internal cavities - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method includes preparation of two three-layer packs with inclusion in each pack the copper plate between titanium plates with ration of plates thicknesses titanium-copper-titanium 1:(0.75-1.0):1 at the titanium plate thickness equal to 1.0-1.2 mm. Between the packs symmetrically with welding gaps the central copper plate is arranged, it contains cylindrical internal cavities filled with the low-melting metal removed after explosion welding, for example lead. On surfaces of the titanium plates the explosive charges are located, and welding by the explosion of the obtained assembly is performed, then low-melting metal is removed from the internal cavities, and welded blank is annealed to create solid diffusion intermetallic layers between the titanium and copper at temperature exceeding temperature of contact melting of the copper and titanium.

EFFECT: production of composite items with increased strength at bending loads, with external layers not prone to brittle fracture under contact loads.

2 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии получения изделий с внутренними полостями с помощью энергии взрыва и может быть использовано при изготовлении, например, деталей термического и химического оборудования, теплорегуляторов, пуансонов для горячего прессования пластмасс и т.п.The invention relates to a technology for producing products with internal cavities using explosion energy and can be used in the manufacture of, for example, parts of thermal and chemical equipment, heat regulators, punches for hot pressing of plastics, etc.

Известен способ получения композиционных диффузионных элементов с внутренней полостью с основой из титанового сплава ОТ4, плакированного медью М3 или алюминием АД1 с помощью энергии взрыва, при котором для формирования активной теплозащиты на поверхность заготовок заданной формы наносят противосварочную пасту по трафарету, соответствующему форме каналов хладоносителя, сваркой взрывом соединяют плакирующую заготовку с плакируемой, а затем осуществляют операцию формообразования (раздувания) внутреннего канала путем закачки в места, где отсутствует сварка между металлическими слоями жидкости высокого давления. Формирование пассивной теплозащиты происходит за счет создания на границе соединения металлов интерметаллидной прослойки заданной толщины при последующей термической обработке сваренных заготовок (Трыков Ю.П., Шморгун В.Г., Проничев Д.В. Комплексные технологии изготовления композиционных теплозащитных элементов / Сварочное производство. 2000, №6, с. 40-43).A known method for producing composite diffusion elements with an internal cavity with a base made of OT4 titanium alloy plated with M3 copper or AD1 aluminum using explosion energy, in which, to form active thermal protection, an anti-welding paste is applied to the surface of a given shape using a stencil corresponding to the shape of the coolant channels, by welding an explosion connect the cladding blank to the cladable, and then carry out the operation of forming (inflating) the internal channel by injection into places, g e no welding between metal layers of the high pressure fluid. The formation of passive heat protection occurs due to the creation of an intermetallic layer of a given thickness at the metal compound boundary during subsequent heat treatment of welded billets (Trykov Yu.P., Shmorgun V.G., Pronichev D.V. Complex technologies for manufacturing composite heat-protective elements / Welding production. 2000 , No. 6, pp. 40-43).

Недостатком данного способа является то, что теплозащитный интерметаллидный слой не является сплошным и образуется лишь на межканальных (плоских) участках изделия, а на участках металлических слоев, примыкающих к внутренним полостям изделия, теплозащитный слой отсутствует, внутренние полости изделия окружены разнородными материалами, что приводит к повышенной склонности металлических слоев к коррозионному разрушению. Кроме того, полученные по этому способу изделия обладают повышенной склонностью к расслоению при резких перепадах давления в жидкостях - теплоносителях, пропускаемых через внутренние каналы, а это весьма ограничивает применение изделий, полученных данным способом в технике.The disadvantage of this method is that the heat-protective intermetallic layer is not continuous and is formed only on the inter-channel (flat) sections of the product, and on the sections of the metal layers adjacent to the internal cavities of the product, there is no heat-protective layer, the internal cavities of the product are surrounded by dissimilar materials, which leads to increased susceptibility of metal layers to corrosion failure. In addition, the products obtained by this method have an increased tendency to delamination under sharp pressure drops in liquids - coolants passed through internal channels, and this greatly limits the use of products obtained by this method in technology.

Известен способ изготовления теплообменных композиционных элементов с внутренними полостями с помощью взрывных технологий, при котором на плакируемую заготовку, например из меди, наносят с помощью трафарета противосварочную пасту или краску на участки, где сварка не предусмотрена, сваркой взрывом приваривают плакирующий слой из другого металла, например из алюминия, проводят термическую обработку для снятия взрывного упрочнения металлов и повышения их деформационной способности, затем в специальном приспособлении формируют под действием гидравлического давления проходные каналы заданного сечения. Теплозащитные интерметаллидные слои на межканальных промежутках формируют высокотемпературной диффузионной термической обработкой полученных заготовок (Трыков Ю.П., Писарев С.П. Изготовление теплообменных композиционных элементов с помощью взрывных технологий / Сварочное производство. 1998, №6, с. 34-37).A known method of manufacturing heat-exchange composite elements with internal cavities using explosive technologies, in which an anti-welding paste or paint is applied to a clad blank, for example, from copper, to areas where welding is not provided, a clad layer of another metal is welded by explosion, for example from aluminum, heat treatment is carried out to remove the explosive hardening of metals and increase their deformation ability, then in a special device they are formed under tviem hydraulic pressure passageways predetermined section. Heat-protective intermetallic layers on the interchannel gaps are formed by high-temperature diffusion heat treatment of the obtained workpieces (Trykov Yu.P., Pisarev SP Production of heat-exchange composite elements using explosive technologies / Welding production. 1998, No. 6, p. 34-37).

Недостатком данного способа является повышенная склонность металлических слоев к коррозионному разрушению, поскольку внутренние полости таких изделий контактируют с разнородными металлами, возможность разрушения изделий по хрупким интерметаллидным прослойкам при резких перепадах давления в жидкостях - теплоносителях, пропускаемых через внутренние каналы, что весьма ограничивает возможные области использования таких изделий в технике.The disadvantage of this method is the increased tendency of metal layers to corrosion destruction, since the internal cavities of such products come into contact with dissimilar metals, the possibility of destruction of products by brittle intermetallic layers with sharp pressure drops in liquids - coolants, passed through internal channels, which greatly limits the possible areas of use of such products in technology.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ получения композиционных изделий с внутренними полостями сваркой взрывом, включающий разметку металлического слоя с помощью трафарета, нанесение противосварочного вещества - сверхвысокомолекулярного полиэтилена на участки, в которых сварка не предусмотрена, составление пакета из металлических слоев под сварку взрывом, размещение над ним защитной металлической прослойки с зарядом взрывчатого вещества, осуществление сварки взрывом, термическую обработку для повышения деформационной способности сваренных металлических слоев, формирование гидравлическим давлением внутренних полостей, отжиг для формирования диффузионных интерметаллидных прослоек между слоями из алюминия и никеля, отличающийся тем, что составляют трехслойные пакеты с размещением в каждом из них между пластинами из алюминия и меди никелевой пластины с соотношением толщин слоев никеля и алюминия 1:(1-1,5), никеля и меди 1:(1,25-2,5), при толщине слоя никеля, равной 1-1,2 мм, сварку взрывом каждого пакета осуществляют при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 1690-2770 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, материал и толщину защитной металлической прослойки, а также сварочные зазоры между слоями пакетов выбирают из условия получения скорости соударения верхней алюминиевой пластины с никелевой в пределах 370-480 м/с, никелевой с нижней медной - 335-480 м/с, составляют пакет из двух полученных трехслойных заготовок, при этом предварительно на поверхность медного слоя нижней заготовки наносят по трафарету противосварочное вещество, сваривают их взрывом при скорости детонации заряда взрывчатого вещества 1900-2930 м/с, высоту заряда взрывчатого вещества, а также сварочный зазор между ними выбирают из условия получения скорости соударения их медных слоев в пределах 310-550 м/с, формирование гидравлическим давлением внутренних полостей производят между медными слоями сваренной шестислойной заготовки, ее отжиг для образования сплошных интерметаллидных диффузионных прослоек между слоями из алюминия и никеля проводят при температуре 600-630°C в течение 1,5-7 ч, затем нагревают ее до температуры, превышающей температуру плавления алюминия на 30-50°C, удаляют с ее поверхностей расплавленный алюминий, выдерживают при этой температуре 0,3-1 ч для превращения остатков алюминия в интерметаллиды с образованием сплошного жаростойкого покрытия на наружных поверхностях полученного композиционного изделия, после чего производят охлаждение на воздухе (Патент РФ №2488469, МПК B23K 20/08, B23K 101/14, опубл. 27.07.2013, бюл. №21 - прототип).The closest in technical level and the achieved result is a method of producing composite products with internal cavities by explosion welding, including marking the metal layer using a stencil, applying anti-welding substance - ultra-high molecular weight polyethylene to areas in which welding is not provided, drawing up a package of metal layers for explosion welding , placement of a protective metal layer above it with an explosive charge, explosion welding, thermal treatment fabric to increase the deformation ability of welded metal layers, the formation of internal cavities by hydraulic pressure, annealing to form diffusion intermetallic interlayers between aluminum and nickel layers, characterized in that they comprise three-layer packets with a nickel plate placed between aluminum and copper plates in each of them the ratio of the thicknesses of the layers of Nickel and aluminum 1: (1-1.5), Nickel and copper 1: (1.25-2.5), with a thickness of the nickel layer equal to 1-1.2 mm, explosion welding of each package is carried out at speed the explosive charge detonation is 1690-2770 m / s, the explosive charge height, the material and the thickness of the protective metal layer, as well as the welding gaps between the layers of the packages, are selected from the conditions for obtaining the speed of impact of the upper aluminum plate with nickel in the range 370-480 m / s nickel with lower copper - 335-480 m / s, make up a package of two obtained three-layer workpieces, while previously an anti-welding substance is applied to the surface of the copper layer of the lower workpiece, they are explosion-welded at a speed detonation of the explosive charge of 1900-2930 m / s, the height of the explosive charge, as well as the welding gap between them, is selected from the condition for obtaining the collision speed of their copper layers within 310-550 m / s, the formation of hydraulic cavities between the copper layers of the welded a six-layer billet, its annealing to form continuous intermetallic diffusion layers between aluminum and nickel layers is carried out at a temperature of 600-630 ° C for 1.5-7 hours, then it is heated to a temperature exceeding the temperature a melting point of aluminum at 30-50 ° C, molten aluminum is removed from its surfaces, kept at this temperature for 0.3-1 hours to convert aluminum residues into intermetallic compounds with the formation of a continuous heat-resistant coating on the outer surfaces of the obtained composite product, after which it is cooled air (RF Patent No. 2488469, IPC B23K 20/08, B23K 101/14, publ. 07/27/2013, bull. No. 21 is a prototype).

К достоинствам данного способа можно отнести то, что сплошные диффузионные интерметаллидные прослойки на наружных поверхностях полученных по этому способу композиционных изделий, обладающие помимо высокой жаростойкости в окислительных газовых средах, придают изделиям еще и повышенное термическое сопротивление (отношение толщины прослойки к коэффициенту теплопроводности) при направлении теплопередачи в поперечном направлении, однако во многих теплотехнических устройствах термическое сопротивление этих прослоек оказывается явно недостаточным из-за малой их толщины, что является серьезным недостатком этого способа и существенно ограничивает применение изделий, полученных по нему в ряде технических устройств, где требуется повышенное термическое сопротивление наружных слоев. Недостатком является и то, что при контактных нагрузках поверхностные слои таких изделий в виде диффузионных интерметаллидных прослоек, склонны к хрупкому разрушению, жаростойкость наружных слоев в окислительных газовых средах, достигающая 1000°C, является избыточной в ряде технических устройств, где рабочая температура не превышает 450°C, а это приводит к существенному удорожанию получаемой продукции. Время, затрачиваемое на формирование единицы толщины каждой диффузионной интерметаллидной прослойки при получении изделий по прототипу, слишком велико (1,5-7 ч), что также приводит к удорожанию получаемых изделий. Кроме того, изделия, полученные по этому способу, имеют недостаточную прочность при изгибающих нагрузках. К недостаткам можно отнести и то, что наружные поверхности изделий по прототипу имеют неплоскую форму, а это полностью исключает их использование в технических устройствах, где наружные поверхности изделий должны иметь плоскую форму.The advantages of this method include the fact that continuous diffusion intermetallic interlayers on the outer surfaces of the composite products obtained by this method, which in addition to high heat resistance in oxidizing gas environments, give the products also increased thermal resistance (the ratio of the thickness of the interlayer to the coefficient of thermal conductivity) in the direction of heat transfer in the transverse direction, however, in many thermal engineering devices, the thermal resistance of these layers is clearly edostatochnym due to their small thickness which is a serious drawback of the method and considerably limits the use of products obtained by it in a number of technical devices which require high thermal resistance of the outer layers. The disadvantage is that under contact loads, the surface layers of such products in the form of diffusion intermetallic layers are prone to brittle fracture, the heat resistance of the outer layers in oxidizing gas environments, reaching 1000 ° C, is excessive in a number of technical devices where the operating temperature does not exceed 450 ° C, and this leads to a significant increase in the cost of the resulting product. The time spent on the formation of a unit thickness of each diffusion intermetallic layer upon receipt of the products according to the prototype is too large (1.5-7 hours), which also leads to a rise in the cost of the resulting products. In addition, products obtained by this method have insufficient strength under bending loads. The disadvantages include the fact that the outer surfaces of the products of the prototype have a non-planar shape, and this completely excludes their use in technical devices where the outer surfaces of the products must have a flat shape.

В связи с этим важнейшей задачей является создание нового способа получения композиционных изделий с внутренними полостями сваркой взрывом с более высоким термическим сопротивлением диффузионных интерметаллидных прослоек и металлических слоев, расположенных с двух сторон полученных изделий, с наружными слоями, не склонными к хрупкому разрушению при контактных нагрузках, с повышенной прочностью изделий при изгибающих нагрузках, с существенным сокращением при этом времени, затрачиваемого на формирование единицы толщины каждой диффузионной интерметаллидной прослойки за счет существенного увеличения скорости их роста, с жаростойкостью наружных слоев в окислительных газовых средах до 450°C, с плоскими наружными поверхностями, на базе нового технологического цикла осуществления сварки взрывом титановых слоев с медными, обеспечивающего получение качественных сварных соединений между титановыми и медными слоями, с применением в схеме сварки взрывом обладающей высокой теплопроводностью и соответственно с пониженным термическим сопротивлением, центральной медной пластины, содержащей цилиндрические внутренние полости, заполненные удаляемым после сварки взрывом легкоплавким металлом, с оптимальными расстояниями между смежными полостями, а также расстояниями от них до наружных поверхностей центральной медной пластины, с повышением эффективности отжига сваренной заготовки для образования сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек между титаном и медью при температуре, превышающей температуру их контактного плавления, что обеспечивает значительное сокращение времени на образование единицы толщины каждой прослойки, с одновременным повышением их термического сопротивления за счет образования прослоек оптимальной толщины, с оптимальным расположением слоев в получаемом изделии, размеров свариваемых пластин, что обеспечивает повышенную прочность изделий при изгибающих нагрузках и отсутствие у них склонности к хрупкому разрушению при контактных нагрузках, снижает затраты на получаемую продукцию.In this regard, the most important task is to create a new method for producing composite products with internal cavities by explosion welding with higher thermal resistance of diffusion intermetallic interlayers and metal layers located on both sides of the obtained products, with external layers not prone to brittle fracture under contact loads, with increased product strength under bending loads, while significantly reducing the time spent on the formation of a unit thickness of each diffus ion intermetallic layer due to a significant increase in their growth rate, with the heat resistance of the outer layers in oxidizing gas media up to 450 ° C, with flat outer surfaces, on the basis of a new technological cycle for the explosion welding of titanium layers with copper, providing high-quality welded joints between titanium and copper layers, with the use of a central copper plate in the explosion welding circuit with high thermal conductivity and, accordingly, with reduced thermal resistance a plate containing cylindrical internal cavities filled with a fusible metal removed after welding with an optimum distance between adjacent cavities, as well as distances from them to the outer surfaces of the central copper plate, with an increase in the efficiency of annealing the welded workpiece to form continuous diffusion intermetallic interlayers between titanium and copper at a temperature exceeding the temperature of their contact melting, which provides a significant reduction in time for the formation of units the thickness of each layer, while increasing their thermal resistance due to the formation of layers of optimal thickness, with an optimal arrangement of layers in the resulting product, the dimensions of the welded plates, which provides increased strength of the products under bending loads and their lack of tendency to brittle fracture under contact loads, reduces the cost of production.

Техническим результатом заявленного способа является создание нового технологического цикла получения композиционных изделий с внутренними полостями сваркой взрывом, обеспечивающего с помощью одновременной сварки взрывом на оптимальных режимах семи разнородных металлических пластин (четырех титановых и трех медных, одна из которых содержит внутренние полости, заполненные удаляемым наполнителем - легкоплавким металлом) и последующего кратковременного отжига сваренной заготовки при температуре, превышающей температуру контактного плавления меди и титана, получение композиционных изделий с внутренними полостями с более высоким, чем у прототипа, суммарным термическим сопротивлением диффузионных интерметаллидных прослоек и металлических слоев, расположенных с обеих сторон изделия и с пониженным термическим сопротивлением центрального медного слоя, содержащего внутренние полости, с наружными слоями, не склонными к хрупкому разрушению при контактных нагрузках, с повышенной прочностью изделий при изгибающих нагрузках, с существенным сокращением при этом времени, затрачиваемого на формирование единицы толщины каждой диффузионной интерметаллидной прослойки, с жаростойкостью наружных слоев (слоев из титана) в окислительных газовых средах до 450°C, с получением при этом изделий с плоскими наружными поверхностями.The technical result of the claimed method is the creation of a new technological cycle for the production of composite products with internal cavities by explosion welding, which ensures, by simultaneous explosion welding at optimal conditions, seven dissimilar metal plates (four titanium and three copper, one of which contains internal cavities filled with a removable filler - fusible metal) and subsequent short-term annealing of the welded workpiece at a temperature exceeding the contact temperature about the melting of copper and titanium, obtaining composite products with internal cavities with higher than the prototype, the total thermal resistance of diffusion intermetallic layers and metal layers located on both sides of the product and with reduced thermal resistance of the Central copper layer containing internal cavities with external layers not prone to brittle fracture under contact loads, with increased product strength under bending loads, with a significant reduction in this time spent on the formation of a unit thickness of each diffusion intermetallic interlayer, with heat resistance of the outer layers (layers of titanium) in oxidizing gas environments up to 450 ° C, with the receipt of products with flat outer surfaces.

Указанный технический результат достигается тем, что заявлен способ получения композиционных изделий с внутренними полостями сваркой взрывом, включающий составление пакета из металлических слоев под сварку взрывом, размещение над ним заряда взрывчатого вещества, осуществление сварки взрывом, отжиг для формирования сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек между разнородными металлическими слоями, составляют два трехслойных пакета с размещением в каждом из них между пластинами из титана медной пластины с соотношением толщин слоев титан-медь-титан 1:(0,75-1,0):1 при толщине слоя титана, равной 1,0-1,2 мм, размещают между ними симметрично со сварочными зазорами центральную медную пластину, содержащую цилиндрические внутренние полости, заполненные удаляемым после сварки взрывом легкоплавким металлом, при этом расстояние между смежными полостями и расстояние от них до наружных поверхностей центральной медной пластины должно быть не менее 5 мм, располагают на поверхностях титановых пластин заряды взрывчатого вещества и осуществляют сварку взрывом полученной сборки путем одновременного инициирования взрыва зарядов взрывчатого вещества, имеющих скорость детонации 1970-2400 м/с, при этом высоту зарядов взрывчатого вещества, а также сварочные зазоры между свариваемыми пластинами выбирают из условия получения скоростей соударения титановых пластин со смежными медными в пределах 560-715 м/с, медных пластин со смежными титановыми - 535-640 м/с, титановых пластин с центральной медной пластиной - 410-470 м/с, после сварки полученную заготовку нагревают до температуры, превышающей на 20-30°C температуру плавления легкоплавкого металла, и удаляют его из внутренних полостей, последующий отжиг сваренной заготовки для образования сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек между титаном и медью проводят при температуре, превышающей на 25-125°C температуру контактного плавления меди и титана в течение 1-5 мин, с последующим охлаждением на воздухе. При реализации способа в качестве легкоплавкого металла для заполнения внутренних полостей используют свинец.The specified technical result is achieved by the fact that the claimed method for producing composite products with internal cavities by explosion welding, comprising compiling a package of metal layers for explosion welding, placing an explosive charge above it, performing explosion welding, annealing to form continuous diffusion intermetallic interlayers between dissimilar metal layers , make up two three-layer packages with placement in each of them between the plates of titanium a copper plate with a ratio of thicknesses layers of titanium-copper-titanium 1: (0.75-1.0): 1 with a titanium layer thickness of 1.0-1.2 mm, a central copper plate containing cylindrical internal cavities symmetrically with welding gaps is placed between them, filled with a fusible metal to be removed after welding, the distance between adjacent cavities and the distance from them to the outer surfaces of the central copper plate should be at least 5 mm, explosive charges are placed on the surfaces of titanium plates and explosion welding of the assembly simultaneously initiating the explosion of explosive charges having a detonation velocity of 1970-2400 m / s, while the height of the explosive charges, as well as the welding gaps between the welded plates, are selected from the conditions for obtaining the collision speeds of titanium plates with adjacent copper plates in the range of 560-715 m / s, copper plates with adjacent titanium - 535-640 m / s, titanium plates with a central copper plate - 410-470 m / s, after welding, the resulting billet is heated to a temperature higher than 20-30 ° C melting temperature fusible about the metal, and remove it from the internal cavities, the subsequent annealing of the welded billet to form continuous diffusion intermetallic interlayers between titanium and copper is carried out at a temperature exceeding by 25-125 ° C the contact melting temperature of copper and titanium for 1-5 minutes, followed by air cooled. When implementing the method, lead is used as a low-melting metal to fill internal cavities.

В таких условиях силового и теплового воздействия на металлы происходит надежная сварка слоев из разнородных металлов по всем поверхностям контакта. Последующий отжиг сваренной многослойной заготовки на предложенных режимах обеспечивает возникновение и ускоренный рост сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек из меди и титана необходимой толщины за счет взаимной диффузии меди и титана со значительным сокращением при этом времени на образование единицы толщины каждой прослойки. Титановые слои совместно с диффузионными интерметаллидными прослойками, расположенные с обеих сторон полученного композиционного изделия, обеспечивают повышенное суммарное термическое сопротивление при направлении теплопередачи вдоль и поперек этих слоев, а центральный слой из меди, содержащий внутренние полости, обладающий высокой теплопроводностью, обеспечивает пониженное термическое сопротивление изделия в продольном и поперечном направлении, что способствует эффективному теплообмену между веществами-теплоносителями, которые могут быть размещены во внутренних полостях при эксплуатации изделий. Наружные слои из титана и меди, обладающие повышенной пластичностью полностью, устраняют склонность изделия к хрупкому разрушению при контактных нагрузках, а предложенное расположение слоев в получаемом изделии, толщины свариваемых пластин в совокупности обеспечивают повышенную прочность изделий при изгибающих нагрузках. Кроме того, титановые слои совместно с медными слоями снижают вероятность хрупкого разрушения диффузионных интерметаллидных прослоек при эксплуатации изделий. Удаляемый после сварки взрывом легкоплавкий металл во внутренних полостях при сварке взрывом препятствует неконтролируемым деформациям медной пластины, а предложенные минимальные расстояния между смежными полостями, а также расстояния от них до наружных поверхностей медной пластины обеспечивают целостность свариваемых пластин как в процессе сварки взрывом, так и в процессе снятия динамического давления, благодаря чему получают изделия с плоскими наружными поверхностями.Under such conditions of force and heat exposure to metals, reliable welding of layers of dissimilar metals over all contact surfaces occurs. Subsequent annealing of the welded multilayer billet in the proposed modes provides the appearance and accelerated growth of continuous diffusion intermetallic interlayers of copper and titanium of the required thickness due to the mutual diffusion of copper and titanium with a significant reduction in this time for the formation of a unit thickness of each interlayer. The titanium layers together with diffusion intermetallic interlayers located on both sides of the obtained composite product provide increased total thermal resistance in the direction of heat transfer along and across these layers, and the central copper layer containing internal cavities having high thermal conductivity provides reduced thermal resistance of the product in longitudinal and transverse directions, which contributes to the efficient heat transfer between heat transfer agents, which e may be arranged in internal cavities during operation products. The outer layers of titanium and copper, which have increased ductility completely, eliminate the tendency of the product to brittle fracture under contact loads, and the proposed arrangement of layers in the resulting product, the thickness of the welded plates in combination provide increased strength of the products under bending loads. In addition, titanium layers together with copper layers reduce the likelihood of brittle fracture of diffusion intermetallic layers during product operation. The fusible metal removed after explosion welding in internal cavities during explosion welding prevents uncontrolled deformation of the copper plate, and the proposed minimum distances between adjacent cavities, as well as the distances from them to the outer surfaces of the copper plate, ensure the integrity of the plates being welded both during the explosion welding and in the process dynamic pressure relief, due to which products with flat outer surfaces are obtained.

Предлагаемый способ получения композиционных изделий с внутренними полостями имеет существенные отличия в сравнении с прототипом как по внутреннему строению полученных изделий и их теплофизическим характеристикам, так и по совокупности технологических приемов воздействия на свариваемые пластины и режимов осуществления способа. Так предложено составлять два трехслойных пакета с размещением в каждом из них между пластинами из титана медной пластины с соотношением толщин слоев титан-медь-титан 1:(0,75-1,0):1 при толщине слоя титана, равной 1,0-1,2 мм, и размещать между ними симметрично со сварочными зазорами центральную медную пластину, содержащую цилиндрические внутренние полости, заполненные удаляемым после сварки взрывом легкоплавким металлом, что создает необходимые условия для получения качественных сварных соединений титановых слоев с медными, а также экономный расход металлов в расчете на одно изделие. При толщине каждого слоя титана менее 1,0 мм происходит недопустимое снижение их прочности при изгибающих нагрузках, что затрудняет обеспечение необходимых сварочных зазоров между титановыми слоями и медной пластиной, а это может привести к снижению качества сварных соединений титановых слоев с медными. Толщина титановых слоев выше предлагаемого предела является избыточной, поскольку в этом случае происходит излишний расход дорогостоящего титана в расчете на единицу массы получаемого материала.The proposed method for producing composite products with internal cavities has significant differences in comparison with the prototype both in the internal structure of the obtained products and their thermophysical characteristics, and in the totality of technological methods for influencing the welded plates and the modes of the method. It is proposed to compose two three-layer packages with a copper plate in each of them between titanium plates with a ratio of titanium-copper-titanium layer thicknesses 1: (0.75-1.0): 1 with a titanium layer thickness of 1.0- 1.2 mm, and place between them symmetrically with the welding gaps a central copper plate containing cylindrical internal cavities filled with a fusible metal removed after welding by explosion, which creates the necessary conditions for obtaining high-quality welded joints of titanium layers with copper, as well as economical metal consumption per product. When the thickness of each titanium layer is less than 1.0 mm, an unacceptable decrease in their strength under bending loads occurs, which makes it difficult to provide the necessary welding gaps between the titanium layers and the copper plate, and this can lead to a decrease in the quality of welded joints of titanium layers with copper. The thickness of the titanium layers above the proposed limit is excessive, since in this case there is an excessive consumption of expensive titanium per unit mass of the material obtained.

Предложенное соотношение толщин слоев титан-медь-титан в каждом трехслойном пакете 1:(0,75-1,0):1 является оптимальным, поскольку при таком соотношении толщин при сварке взрывом обеспечивается качественная сварка на всех межслойных границах. При отношении толщины каждого слоя титана к толщине медного в каждом трехслойном пакете ниже нижнего предлагаемого предела возможно появление непроваров в зонах соединения слоев. При отношении толщины каждого слоя титана к толщине медного в каждом трехслойном пакете выше верхнего предлагаемого предела толщина слоя меди становится избыточной, поскольку это приводит к излишнему расходу меди и затрудняет получение качественных сварных соединений между титановыми пластинами и смежными с ними медными слоями.The proposed ratio of the thicknesses of the layers of titanium-copper-titanium in each three-layer package 1: (0.75-1.0): 1 is optimal, since with this ratio of thicknesses during explosion welding, high-quality welding is provided at all interlayer boundaries. When the ratio of the thickness of each layer of titanium to the thickness of copper in each three-layer package below the lower proposed limit, the occurrence of lack of penetration in the zones of connection of the layers. When the ratio of the thickness of each titanium layer to the thickness of the copper in each three-layer package is higher than the upper proposed limit, the thickness of the copper layer becomes redundant, since this leads to excessive consumption of copper and makes it difficult to obtain high-quality welded joints between titanium plates and adjacent copper layers.

Предложено использовать центральную медную пластину с внутренними полостями цилиндрической формы, что способствует формированию в ней благоприятной структуры импульсов давления, возникающих в процессе сварки взрывом, способствует сохранению первоначальной плоской формы наружных поверхностей этой пластины.It is proposed to use a central copper plate with internal cavities of a cylindrical shape, which contributes to the formation of a favorable structure of pressure impulses arising in the process of explosion welding, helps to maintain the original flat shape of the outer surfaces of this plate.

Предложено заполнять внутренние полости в центральной медной пластине легкоплавким металлом, удаляемым после сварки взрывом, что обеспечивает сохранность в сваренной заготовке первоначальной формы внутренних полостей.It is proposed to fill the internal cavities in the central copper plate with fusible metal removed after explosion welding, which ensures the preservation of the original shape of the internal cavities in the welded billet.

Предложено в качестве легкоплавкого металла для заполнения внутренних полостей в центральной медной пластине использовать свинец, поскольку он не смачивает ее внутренние поверхности при сварке взрывом и поэтому без остатка легко удаляется из внутренних полостей при температурах, превышающих его температуру плавления на 20-30°C.It is proposed to use lead as a low-melting metal for filling the internal cavities in the central copper plate, since it does not wet its internal surfaces during explosion welding and, therefore, is easily removed from the internal cavities at temperatures exceeding its melting temperature by 20-30 ° C.

Предложено использовать центральную медную пластину с расстоянием между смежными полостями, а также с расстоянием от них до наружных поверхностей не менее 5 мм, что обеспечивает необходимую прочность центральной медной пластины как в процессе сварки взрывом, так и в стадии снятия динамического давления. При указанных расстояниях менее 5 мм возможно повреждение металла пластины при сварке.It is proposed to use a central copper plate with a distance between adjacent cavities, and also with a distance from them to external surfaces of at least 5 mm, which provides the necessary strength of the central copper plate both during the explosion welding process and in the stage of dynamic pressure removal. At specified distances less than 5 mm, damage to the plate metal during welding is possible.

Предложено располагать на поверхностях титановых пластин заряды взрывчатого вещества и осуществлять сварку взрывом полученной сборки путем одновременного инициирования взрыва зарядов взрывчатого вещества, имеющих скорость детонации 1970-2400 м/с, при этом высоту зарядов взрывчатого вещества, а также сварочные зазоры между свариваемыми пластинами предложено выбирать из условия получения скоростей соударения титановых пластин со смежными медными в пределах 560-715 м/с, медных пластин со смежными титановыми - 535-640 м/с, титановых пластин с центральной медной пластиной - 410-470 м/с, что обеспечивает качественную сварку всех разнородных металлических слоев в пакете без нарушений сплошности и неконтролируемых деформаций, снижающих качество получаемых заготовок. При скорости детонации BB и скоростях соударения между свариваемыми металлическими слоями ниже нижних предлагаемых пределов возможно появление непроваров в зонах соединения слоев, снижающих качество получаемой продукции. При скорости детонации BB и скоростях соударения свариваемых пластин выше верхних предлагаемых пределов возможны неконтролируемые деформации металлических слоев с нарушениями их сплошности, что может привести к невозможности дальнейшего использования сваренных заготовок.It is proposed to place explosive charges on the surfaces of titanium plates and to perform welding by explosion of the resulting assembly by simultaneously initiating an explosion of explosive charges having a detonation velocity of 1970-2400 m / s, while the height of the explosive charges, as well as welding gaps between the plates to be welded, it is proposed to choose from conditions for obtaining collision speeds of titanium plates with adjacent copper plates within 560-715 m / s, copper plates with adjacent titanium plates - 535-640 m / s, titanium plates with cent cial copper plate - 410-470 m / s, which provides high quality welding of dissimilar metal layers in the package without discontinuities and uncontrolled deformations which reduce the quality of the workpieces. When the detonation velocity BB and the collision velocity between the welded metal layers are lower than the lower proposed limits, it is possible that lack of fusion in the zones of the connection of the layers, reducing the quality of the products obtained. When the detonation velocity BB and the collision velocities of the welded plates are higher than the upper proposed limits, uncontrolled deformation of the metal layers with violations of their continuity is possible, which can lead to the inability to further use the welded workpieces.

Предложено после сварки взрывом полученную заготовку нагревать до температуры, превышающей на 20-30°C температуру плавления легкоплавкого металла, и удалять его из внутренних полостей, что обеспечивает легкоплавкому металлу необходимую жидкотекучесть, а это способствует удалению его из полостей без остатка. Температура нагрева заготовки до температуры, превышающей температуру плавления легкоплавкого металла менее чем на 20°C, приводит к затруднению удаления его из внутренних полостей. Температура нагрева заготовки до температуры, превышающей температуру плавления легкоплавкого металла более чем на 30°C, является избыточной, приводящей к излишним энергетическим затратам на его удаление и удорожанию получаемой продукции.After explosion welding, it was proposed to heat the obtained preform to a temperature exceeding the melting point of the low-melting metal by 20-30 ° C and remove it from the internal cavities, which provides the low-melting metal with the necessary fluidity, and this helps to remove it from the cavities without residue. The temperature of heating the workpiece to a temperature exceeding the melting temperature of the fusible metal by less than 20 ° C, makes it difficult to remove it from the internal cavities. The temperature of heating the workpiece to a temperature exceeding the melting temperature of the fusible metal by more than 30 ° C is excessive, leading to excessive energy costs for its removal and the cost of the resulting product.

Предложено отжиг сваренной заготовки для образования сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек между титаном и медью проводить при температуре, превышающей на 25-125°C температуру контактного плавления меди и титана, в течение 1-5 мин, с последующим охлаждением на воздухе. При этом происходит ускоренное формирование между медными и титановыми слоями сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек оптимальной толщины, обладающих высокими теплозащитными свойствами. При температуре и времени отжига ниже нижнего предлагаемого предела толщина получаемых диффузионных интерметаллидных прослоек оказывается недостаточной для обеспечения у них высокого термического сопротивления, а это значительно сужает возможные области применения получаемых изделий. Температура и время отжига выше верхнего предлагаемого предела являются избыточными, поскольку при этом толщина получаемых теплозащитных интерметаллидных прослоек оказывается чрезмерной, при этом повышается вероятность хрупкого разрушения изделия при его эксплуатации в условиях циклических нагрузок. Охлаждение на воздухе является наиболее экономичной технологической операцией, которая обеспечивает необходимое качество изделий.It is proposed that the welded billet be annealed to form continuous diffusion intermetallic interlayers between titanium and copper at a temperature exceeding the contact melting temperature of copper and titanium by 25-125 ° C for 1-5 min, followed by cooling in air. In this case, accelerated formation between the copper and titanium layers of continuous diffusion intermetallic interlayers of optimal thickness with high heat-shielding properties occurs. At annealing temperature and time below the lower proposed limit, the thickness of the obtained diffusion intermetallic layers is insufficient to provide them with high thermal resistance, and this significantly narrows the possible applications of the resulting products. The temperature and annealing time above the upper proposed limit are excessive, since the thickness of the obtained heat-protective intermetallic layers is excessive, and the likelihood of brittle fracture of the product during its operation under cyclic loads increases. Air cooling is the most economical technological operation, which provides the necessary quality of products.

В результате получают композиционное изделие плоской формы с цилиндрическими внутренними полостями, с более высоким, чем у прототипа, суммарным термическим сопротивлением диффузионных интерметаллидных прослоек и металлических слоев, расположенных с обеих сторон изделия и с пониженным термическим сопротивлением центрального медного слоя, содержащего внутренние полости цилиндрической формы, с наружными слоями из титана, не склонными к хрупкому разрушению при контактных нагрузках, с повышенной прочностью изделия при изгибающих нагрузках, с существенным сокращением при этом времени, затрачиваемого на формирование единицы толщины каждой диффузионной интерметаллидной прослойки, с жаростойкостью наружных титановых слоев в окислительных газовых средах до 450°C.The result is a composite product of a flat shape with cylindrical internal cavities, with a higher total thermal resistance of diffusion intermetallic interlayers and metal layers located on both sides of the product and with lower thermal resistance of the central copper layer containing cylindrical internal cavities than the prototype with outer layers of titanium, not prone to brittle fracture under contact loads, with increased strength of the product when bending heat Kah, with a significant reduction in this case the time spent on the formation unit thickness of each intermetallic diffusion layer with heat resistance outer layer of titanium in an oxidizing atmosphere to 450 ° C.

На фиг. 1 изображена схема сварки взрывом металлических пластин (вид сбоку), на фиг. 2 - вид по стрелке A на фиг. 1, на фиг. 3 - поперечный разрез Б-Б схемы сварки взрывом на фиг. 2, на фиг. 4 - поперечное сечение сваренного изделия с внутренними полостями, где K - расстояние между внутренними полостями изделия; M, N - расстояния от внутренних полостей до поверхностей центрального медного слоя, d_п - диаметр внутренних полостей изделия.In FIG. 1 shows a diagram of explosion welding of metal plates (side view), FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1, in FIG. 3 is a transverse section BB of the explosion welding circuit of FIG. 2, in FIG. 4 is a cross section of a welded product with internal cavities, where K is the distance between the internal cavities of the product; M, N are the distances from the internal cavities to the surfaces of the central copper layer, d _p is the diameter of the internal cavities of the product.

Предлагаемый способ получения композиционных изделий с внутренними полостями сваркой взрывом осуществляется в следующей последовательности. Очищают от окислов и загрязнений пластины из титана и меди, из которых сначала составляют два трехслойных пакета с размещением в каждом из них между пластинами из титана медной пластины. В одном из пакетов медную пластину 1 размещают между пластинами из титана 2, 3, в другом пакете медную пластину 4 размещают между пластинами из титана 5, 6. Пластины в пакетах располагают параллельно друг другу на расстоянии технологических сварочных зазоров, при этом соотношение толщин слоев титан-медь-титан в каждом пакете выбирают равным 1:(0,75-1,0):1 при толщине слоя титана, равной 1,0-1,2 мм. Размещают между трехслойными пакетами симметрично со сварочными зазорами центральную медную пластину 7, содержащую цилиндрические внутренние полости, предварительно заполненные удаляемым после сварки взрывом легкоплавким металлом 8, в качестве которого предложено использовать свинец, при этом расстояние между смежными полостями a и расстояние от них до наружных поверхностей центральной медной пластины b должно быть не менее 5 мм. Сварочные зазоры фиксируют с помощью упоров 9. На поверхностях титановых пластин укладывают защитные прослойки 10, 11 из высокоэластичного материала, например из резины, для защиты поверхностей титановых пластин от локальных повреждений продуктами детонации взрывчатого вещества, после чего полученный пакет располагают симметрично, без зазоров, между контейнерами с одинаковыми зарядами BB 12, 13 с генераторами плоской детонационной волны 14, 15. Полученную сборку устанавливают вертикально на грунт 16. Сварку взрывом осуществляют путем одновременного инициирования процесса детонации в зарядах BB 12, 13 с помощью электродетонатора 17, двух отрезков детонирующих шнуров равной длины 18, 19 и генераторов плоской детонационной волны 14, 15. Направление детонации в зарядах BB осуществляется вдоль внутренних полостей центральной медной пластины. При сварке взрывом используют BB со скоростью детонации 1970-2400 м/с, при этом высоту зарядов BB 12, 13, а также сварочные зазоры между свариваемыми пластинами выбирают с помощью компьютерной технологии из условия получения скоростей соударения титановых пластин 2, 5 со смежными медными 1, 4 в пределах 560-715 м/с, медных пластин 1, 4 со смежными титановыми 3, 6 в пределах 535-640 м/с, титановых пластин 3, 6 с центральной медной пластиной 7 в пределах 410-470 м/с.The proposed method for producing composite products with internal cavities by explosion welding is carried out in the following sequence. The titanium and copper plates are cleaned of oxides and contaminants, of which two three-layer bags are first made up, with a copper plate placed between each of the titanium plates in each of them. In one of the packages, the copper plate 1 is placed between the plates of titanium 2, 3, in another package, the copper plate 4 is placed between the plates of titanium 5, 6. The plates in the packages are parallel to each other at a distance of the technological welding gaps, while the ratio of the thicknesses of the layers of titanium -copper-titanium in each package is selected equal to 1: (0.75-1.0): 1 with a titanium layer thickness of 1.0-1.2 mm. A central copper plate 7 is placed between the three-layer bags symmetrically with the welding gaps. It contains cylindrical internal cavities preliminarily filled with a low-melting metal 8 removed after welding and used as lead, the distance between adjacent cavities a and the distance from them to the outer surfaces of the central the copper plate b must be at least 5 mm. Welding gaps are fixed with stops 9. Protective layers 10, 11 of highly elastic material, for example rubber, are laid on the surfaces of titanium plates to protect the surfaces of titanium plates from local damage by explosive detonation products, after which the resulting bag is placed symmetrically, without gaps, between containers with the same charges BB 12, 13 with flat detonation wave generators 14, 15. The resulting assembly is mounted vertically on the ground 16. Explosion welding is carried out simultaneously Initiation of the detonation process in charges BB 12, 13 using an electric detonator 17, two segments of detonating cords of equal lengths 18, 19 and plane detonation wave generators 14, 15. The direction of detonation in BB charges is carried out along the internal cavities of the central copper plate. In explosion welding, BB is used with a detonation speed of 1970-2400 m / s, while the charge height BB 12, 13, as well as the welding gaps between the plates to be welded, are selected using computer technology from the conditions for obtaining the collision speeds of titanium plates 2, 5 with adjacent copper 1 , 4 within 560-715 m / s, copper plates 1, 4 with adjacent titanium 3, 6 within 535-640 m / s, titanium plates 3, 6 with a central copper plate 7 within 410-470 m / s.

После сварки, например, на фрезерном станке обрезают у сваренного пакета боковые кромки с краевыми эффектами, полученную заготовку нагревают до температуры, превышающей на 20-30°C температуру плавления легкоплавкого металла, и удаляют его из внутренних полостей центрального-медного слоя. После охлаждения полученной заготовки на поверхность наружных титановых слоев наносят технологическую обмазку для защиты от воздействия воздушной атмосферы, после чего эту заготовку отжигают для образования сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек между титаном и медью, например, в электропечи при температуре, превышающей на 25-125°C температуру контактного плавления меди и титана, в течение 1-5 мин, с последующим охлаждением на воздухе. После охлаждения удаляют с поверхностей изделия защитную обмазку и полученное композиционное изделие с внутренними полостями используют по назначению.After welding, for example, on the welded package, side edges with edge effects are cut off at the welded package, the resulting workpiece is heated to a temperature exceeding the melting point of the low-melting metal by 20-30 ° C, and it is removed from the internal cavities of the central copper layer. After cooling the obtained preform, a technological coating is applied to the surface of the outer titanium layers to protect it from exposure to the air, after which this preform is annealed to form continuous diffusion intermetallic interlayers between titanium and copper, for example, in an electric furnace at a temperature exceeding 25-125 ° C contact melting of copper and titanium, for 1-5 minutes, followed by cooling in air. After cooling, the protective coating is removed from the product surfaces and the resulting composite product with internal cavities is used as intended.

Полученное композиционное изделие с внутренними полостями состоит из тринадцати слоев (см. фиг. 4) и содержит наружные слои из титана 20, 21, внутренние слои из титана 22, 23, внутренние слои из меди 24, 25, шесть сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек из титана и меди 26, 27, 28, 29, 30, 31 и центральный медный слой 32. Наружный и внутренний слои из титана 20, 22 совместно с диффузионными интерметаллидными прослойками 26, 27, 28 создают высокое термическое сопротивление материала при направлении теплопередачи в поперечном направлении с одной стороны изделия, а расположенные симметрично относительно центрального медного слоя 32 наружный 21 и внутренний 23 слои из титана совместно с диффузионными интерметаллидными прослойками 29, 30, 31 создают высокое термическое сопротивление изделия с другой его стороны.The resulting composite product with internal cavities consists of thirteen layers (see Fig. 4) and contains outer layers of titanium 20, 21, inner layers of titanium 22, 23, inner layers of copper 24, 25, six continuous diffusion intermetallic layers of titanium and copper 26, 27, 28, 29, 30, 31 and the central copper layer 32. The outer and inner layers of titanium 20, 22 together with diffusion intermetallic layers 26, 27, 28 create a high thermal resistance of the material when the heat transfer direction is transverse to one side ed Leah, and arranged symmetrically relative to the central copper layer 32 and outer 21 inner layers 23 of titanium together with intermetallic diffusion layers 29, 30, 31 provide a high thermal resistance of the product on the other side thereof.

Внутренние слои из меди 24, 25 и центральный медный слой 32, обладающие высокой теплопроводностью, способствуют высокоэффективной теплопередаче вдоль этих слоев. Кроме того, все медные слои совместно со слоями из титана благодаря их высокой пластичности препятствуют хрупкому разрушению расположенных между ними диффузионных интерметаллидных прослоек в процессе эксплуатации изделий. Наружные слои изделия из титана 20, 21 не склонны к хрупкому разрушению при контактных нагрузках. Внутренние полости изделия 33 могут быть использованы для пропускания через них жидкостей или газов-теплоносителей, либо для размещения в них электрических нагревателей.The inner layers of copper 24, 25 and the central copper layer 32, which have high thermal conductivity, contribute to highly efficient heat transfer along these layers. In addition, all copper layers together with titanium layers, due to their high ductility, prevent brittle fracture of the diffusion intermetallic layers located between them during the operation of the products. The outer layers of the titanium product 20, 21 are not prone to brittle fracture under contact loads. The internal cavities of the article 33 can be used to pass liquids or heat carrier gases through them, or to place electric heaters in them.

Данное композиционное изделие с внутренними полостями имеет более высокое, чем у прототипа, суммарное термическое сопротивление наружных слоев, слагаемыми которого являются диффузионные интерметаллидные прослойки и титановые слои, расположенные с обеих сторон изделия, при этом центральный медный слой имеет и пониженное термическое сопротивление. Изделие обладает в сравнении с прототипом повышенной прочностью при изгибающих нагрузках и при его получении существенно сократилось время, затрачиваемое на формирование единицы толщины каждой диффузионной интерметаллидной прослойки. Жаростойкость наружных титановых слоев изделия в окислительных газовых средах до 450°C.This composite product with internal cavities has a higher total thermal resistance of the outer layers than the prototype, the terms of which are diffusion intermetallic layers and titanium layers located on both sides of the product, while the central copper layer has a lower thermal resistance. In comparison with the prototype, the product has increased strength under bending loads and upon its receipt, the time spent on the formation of a unit thickness of each diffusion intermetallic layer was significantly reduced. Heat resistance of the outer titanium layers of the product in oxidizing gas environments up to 450 ° C.

Сущность способа поясняется примерами. Все примеры, в том числе и пример по прототипу, сведены в таблице с указанием основных технологических режимов получения композиционных изделий с внутренними полостями, состава и толщин свариваемых материалов, а также свойств полученного продукта.The essence of the method is illustrated by examples. All examples, including the example of the prototype, are summarized in a table indicating the main technological modes for producing composite products with internal cavities, the composition and thickness of the materials being welded, as well as the properties of the resulting product.

Пример 1 (см. таблицу, опыт 1).Example 1 (see table, experiment 1).

Очищают от окислов и загрязнений пластины из титана и меди, из которых сначала составляют два трехслойных пакета с размещением в каждом из них между пластинами из титана марки ВТ1-00 медной пластины из меди марки М1. Пластины в пакетах располагают параллельно друг другу на расстоянии технологических сварочных зазоров. Длина свариваемых пластин в каждом трехслойном пакете 270 мм, ширина - 210 мм, толщина титановых пластин δ_Ti=1 мм, толщина медных пластин в пакетах δ_Cu=1 мм, при этом соотношение толщин слоев титан-медь-титан в каждом трехслойном пакете δ_Cu:δ_Ti:δ_Cu равно 1:1:1. Размещают между трехслойными пакетами симметрично с одинаковыми сварочными зазорами центральную медную пластину, полученную, например, методом литья из меди марки М1, содержащую 12 цилиндрических внутренних полостей диаметром 10 мм, расположенных параллельно друг другу симметрично относительно наружных поверхностей пластины. Расстояние между смежными полостями a=5 мм, расстояние от внутренних полостей до наружных поверхностей медной пластины b=5 мм. Предварительно заполняют ее внутренние полости, например, методом литья легкоплавким металлом - свинцом. Длина этой пластины 270 мм, ширина 210 мм, толщина δ_м=20 мм. Сварочные зазоры фиксируют с помощью упоров, например, из алюминия. На поверхностях титановых пластин укладывают защитные прослойки из высокоэластичного материала - резины длиной 270 мм, шириной 210 мм, толщиной 1 мм для защиты поверхностей титановых пластин от локальных повреждений продуктами детонации взрывчатого вещества, после чего полученный пакет располагают симметрично, без зазоров, между контейнерами с одинаковыми зарядами BB с генераторами плоской детонационной волны. Полученную сборку устанавливают вертикально на грунт.The plates of titanium and copper are cleaned of oxides and impurities, of which two three-layer bags are first made up with the placement of each of them between plates of titanium grade VT1-00 a copper plate of copper grade M1. The plates in the packages are arranged parallel to each other at a distance of the technological welding gaps. The length of the welded plates in each three-layer package is 270 mm, the width is 210 mm, the thickness of the titanium plates is δ _Ti = 1 mm, the thickness of the copper plates in the packages is δ _Cu = 1 mm, and the ratio of the thicknesses of the layers of titanium-copper-titanium in each three-layer package is δ _Cu : δ _Ti : δ _Cu is 1: 1: 1. A central copper plate obtained, for example, by casting from M1 brand copper, containing 12 cylindrical internal cavities with a diameter of 10 mm parallel to each other symmetrically with respect to the outer surfaces of the plate, is placed between three-layer packages symmetrically with the same welding gaps. The distance between adjacent cavities a = 5 mm, the distance from the internal cavities to the outer surfaces of the copper plate b = 5 mm. Pre-fill its internal cavity, for example, by casting a low-melting metal - lead. The length of this plate is 270 mm, width 210 mm, thickness δ _m = 20 mm. Welding gaps are fixed using stops, for example, from aluminum. Protective layers of highly elastic material - rubber 270 mm long, 210 mm wide, 1 mm thick - are laid on the surfaces of titanium plates to protect the surfaces of titanium plates from local damage by explosive detonation products, after which the resulting package is placed symmetrically, without gaps, between containers with the same BB charges with flat detonation wave generators. The resulting assembly is mounted vertically on the ground.

При сборке пакета под сварку предварительно, с помощью компьютерной технологии, определяют величину необходимых сварочных зазоров h₁, h₂ и h₃, где h₁ - зазоры между титановыми пластинами трехслойных пакетов и смежными с ними медными пластинами, h₂ - зазоры между медными пластинами и расположенными за ними смежными титановыми пластинами, h₃ - зазоры между титановыми пластинами и центральной медной пластиной. Для сварки взрывом пакета из пластин выбирают BB из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации D_вв=2400 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 33% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 67% аммиачной селитры (соотношение 1:2). Высота каждого заряда BB H_вв=50 мм, длина 280 мм, ширина 220 мм.When assembling the welding package, using computer technology, the required welding gaps h ₁ , h ₂ and h _{3 are} determined, where h ₁ are the gaps between the titanium plates of the three-layer packages and the adjacent copper plates, h ₂ are the gaps between the copper plates and adjacent adjacent titanium plates located behind them, h ₃ - the gaps between the titanium plates and the Central copper plate. For the explosive welding of the plates is selected packet BB of the recommended range, with the speed of detonation D = 2400 _cc m / s. This speed is provided by an explosive, which is a mixture of 33% powdered ammonite 6GV and 67% ammonium nitrate (1: 2 ratio). The height of each charge _cc BB H = 50 mm, length 280 mm, width 220 mm.

Для получения скоростей соударения между собой металлических слоев в пакете в пределах предлагаемого диапазона, при выбранных параметрах заряда BB величины сварочных зазоров между пластинами, расположенными с обеих сторон центральной медной пластины, равны: h₁=0,9 мм, h₂=10 мм, h₃=1,5 мм, что обеспечивает скорости соударения слоев при сварке взрывом на соответствующих межслойных границах свариваемого пакета: V₁=715 м/с, V₂=640 м/с, V₃=540 м/с, где V₁ - скорость соударения титановых пластин со смежными медными, V₂ - медных пластин со смежными титановыми, V₃ - титановых пластин с центральной медной пластиной. Одновременное инициирование процесса детонации в зарядах BB осуществляют с помощью электродетонатора, двух отрезков детонирующих шнуров равной длины и генераторов плоской детонационной волны. Направление детонации в зарядах BB осуществляется вдоль внутренних полостей центральной медной пластины.To obtain the collision speeds between each other of the metal layers in the package within the proposed range, with the selected charge parameters BB, the values of the welding gaps between the plates located on both sides of the central copper plate are equal to: h ₁ = 0.9 mm, h ₂ = 10 mm, h ₃ = 1.5 mm, which ensures the speed of collision of the layers during explosion welding at the corresponding interlayer boundaries of the welded package: V ₁ = 715 m / s, V ₂ = 640 m / s, V ₃ = 540 m / s, where V ₁ - the collision speed of titanium plates with adjacent copper, V ₂ - copper plates with adjacent titanium, V ₃ - titanium plates with a central copper plate. The simultaneous initiation of the detonation process in BB charges is carried out using an electric detonator, two pieces of detonating cords of equal length and generators of a plane detonation wave. The direction of detonation in BB charges is carried out along the internal cavities of the central copper plate.

После правки сваренного многослойного пакета на гидравлическом прессе и обрезки боковых кромок с краевыми эффектами, например, на фрезерном станке полученную заготовку нагревают до температуры t_уд=347°C, превышающей на 20°C температуру плавления t_пл легкоплавкого металла - свинца, равную 327°C, и удаляют его из внутренних полостей центрального медного слоя, например, с помощью горячего сжатого воздуха. Затем на поверхности титановых слоев наносят технологическую обмазку для защиты от воздействия воздушной атмосферы, после чего полученную заготовку отжигают для образования сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек между титаном и медью, например, в электропечи при температуре t_от=900°C, превышающей на 25°C температуру контактного плавления меди и титана t_к,п=875°C, в течение τ=5 мин, с последующим охлаждением на воздухе. После охлаждения удаляют с поверхностей изделия защитную обмазку и полученное композиционное изделие с внутренними полостями используют по назначению.After straightening the welded multilayer bag on a hydraulic press and cutting the side edges with edge effects, for example, on a milling machine, the resulting workpiece is heated to a temperature t _beats = 347 ° C, 20 ° C higher than the melting temperature t _{PL of} fusible metal - lead, equal to 327 ° C, and remove it from the internal cavities of the Central copper layer, for example, using hot compressed air. Then, a technological coating is applied on the surface of the titanium layers to protect it from exposure to the air atmosphere, after which the resulting preform is annealed to form continuous diffusion intermetallic interlayers between titanium and copper, for example, in an electric furnace at a temperature of t _from = 900 ° C higher than 25 ° C contact melting of copper and titanium t _{k, n} = 875 ° C, for τ = 5 min, followed by cooling in air. After cooling, the protective coating is removed from the product surfaces and the resulting composite product with internal cavities is used as intended.

В результате получают тринадцатислойное композиционное изделие с с плоскими наружными поверхностями, с двенадцатью сквозными внутренними полостями диаметром каждой из них d_п=10 мм, длина изделия 250 мм, ширина 200 мм, толщина δ_ки=26 мм. Композиционное изделие содержит наружные слои из титана ВТ1-00 толщиной δ_т.км=0,8 мм, внутренние слои из титана той же марки толщиной δ_т.в.км=0,6 мм, внутренние слои из меди марки М1 толщиной δ_м.ки=0,8 мм, шесть сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек с толщиной каждой из них δ_инт=0,3 мм из титана и меди, расположенных между титановыми и медными слоями симметрично относительно центрального медного слоя из меди М1 толщиной δ_м.н.ки=19,8 мм, содержащего внутренние полости цилиндрической формы. Расстояние между внутренними полостями изделия K=5 мм, расстояния от внутренних полостей до поверхностей центрального медного слоя M, N - около 5 мм.The result is a thirteen-layer composite product with flat outer surfaces, with twelve through internal cavities with a diameter of each of them d _p = 10 mm, a product length of 250 mm, a width of 200 mm, a thickness of δ _ki = 26 mm. The composite product contains outer layers of VT1-00 titanium with a thickness of δ _t.km = 0.8 mm, inner layers of titanium of the same grade δ of a thickness of _t.km = 0.6 mm, inner layers of copper of grade M1 of a thickness of δ _{m .ki} = 0.8 mm, six continuous diffusion intermetallic interlayers with a thickness of each of them δ _int = 0.3 mm of titanium and copper, located between the titanium and copper layers symmetrically with respect to the central copper layer of copper M1 with a thickness of δ _{mb Ki} = 19.8 mm, containing internal cavities of a cylindrical shape. The distance between the internal cavities of the product K = 5 mm, the distance from the internal cavities to the surfaces of the central copper layer M, N is about 5 mm.

Компьютерный анализ напряжений, возникающих при изгибе изделий сосредоточенной изгибающей нагрузкой с помощью пакета программ «SIMULIA ABAGUS» показал, что прочность изделий по предлагаемому способу в сопоставимых условиях нагружения превышает прочность изделий по прототипу не менее чем в 6 раз, при этом наружные слои у изделий по предлагаемому способу не склонны к хрупкому разрушению при контактных нагрузках.Computer analysis of stresses arising from bending of products by concentrated bending load using the SIMULIA ABAGUS software package showed that the strength of products according to the proposed method under comparable loading conditions exceeds the strength of products according to the prototype by at least 6 times, while the outer layers of the products by the proposed method is not prone to brittle fracture under contact loads.

Суммарное термическое сопротивление диффузионных интерметаллидных прослоек R_инт, расположенных в полученном изделии с каждой стороны центрального медного слоя, равно 0,15·10^-3 К/(Вт/м·К), что в 16-22 раза больше, чем у материала по прототипу. Суммарное термическое сопротивление слоев, обеспечивающих повышенные теплозащитные свойства с каждой стороны изделия R_сум, складывается из термического сопротивления наружных и внутренних слоев из титана R_м.с, термического сопротивления диффузионных интерметаллидных прослоек R_инт, а термическим сопротивлением внутренних слоев из меди можно пренебречь из-за их незначительной величины. В полученном изделии R_т.с=0,074·10^-3 К/(Вт/м·К), R_сум=0,226·10^-3 К/(Вт/м·К), что в 10-12,7 раз больше, чем в изделии по прототипу. Время формирования 1 мм толщины интерметаллидной прослойки τ_ф при получении изделия по предлагаемому способу составляет 16,7 мин, что в 36-107 раз меньше, чем при получении изделия по прототипу. Жаростойкость наружных титановых слоев изделия в окислительных газовых средах до 450°C. Внутренние полости изделия могут быть использованы для пропускания через них жидкостей или газов-теплоносителей, либо для размещения в них электрических нагревателей.The total thermal resistance of diffusion intermetallic interlayers R _int located in the resulting product on each side of the central copper layer is 0.15 · 10 ^-3 K / (W / m · K), which is 16-22 times greater than that of the material prototype. The total thermal resistance of the layers providing enhanced heat-shielding properties on each side of the product R _sum consists of the thermal resistance of the outer and inner layers of titanium R _ms , the thermal resistance of diffusion intermetallic interlayers R _int , and the thermal resistance of the inner layers of copper can be neglected for their insignificant size. In the resulting product, R _tf = 0.074 · 10 ^-3 K / (W / m · K), R _sum = 0.226 · 10 ^-3 K / (W / m · K), which is 10-12.7 times more than in the product of the prototype. The formation time of 1 mm of the thickness of the intermetallic layer τ _f upon receipt of the product by the proposed method is 16.7 minutes, which is 36-107 times less than upon receipt of the product according to the prototype. Heat resistance of the outer titanium layers of the product in oxidizing gas environments up to 450 ° C. The internal cavities of the product can be used to pass liquids or heat carrier gases through them, or to place electric heaters in them.

Пример 2 (см. таблицу, опыт 2).Example 2 (see table, experiment 2).

То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина титановых пластин *δ_Ti=1,1 мм, толщина медных пластин в каждом трехслойном пакете δ_Cu=0,95 мм, при этом соотношение толщин слоев титан-медь-титан в трехслойных пакетах δ_Cu:δ_Ti:δ_Cu равно 1:0,86:1. Диаметр внутренних полостей в центральной медной пластине 9 мм, расстояние между смежными полостями a=5,5 мм, расстояние от внутренних полостей до наружных поверхностей медной пластины b=5,5 мм. Для сварки взрывом пакета из пластин выбираем BB из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации D_вв=2070 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 25% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 75% аммиачной селитры (соотношение 1:3). Высота каждого заряда BB H_вв=50 мм. При выбранных параметрах заряда BB величины сварочных зазоров равны: h₁=1 мм, h₂=12 мм, h₃=1,5 мм, что обеспечивает скорости соударения слоев при сварке взрывом на соответствующих межслойных границах свариваемого пакета: V₁=620 м/с, V₂=580 м/с, V₃=470 м/с.The same as in example 1, but the following changes. The thickness of the titanium plates * δ _Ti = 1.1 mm, the thickness of the copper plates in each three-layer package δ _Cu = 0.95 mm, while the ratio of the thicknesses of the layers of titanium-copper-titanium in the three-layer packages δ _Cu : δ _Ti : δ _Cu is equal to 1 : 0.86: 1. The diameter of the internal cavities in the central copper plate is 9 mm, the distance between adjacent cavities a = 5.5 mm, the distance from the internal cavities to the outer surfaces of the copper plate b = 5.5 mm. For the explosive welding of the package of plates BB select the recommended range with the speed of detonation D = 2070 _cc m / s. This speed is provided by an explosive, which is a mixture of 25% powdered ammonite 6GV and 75% ammonium nitrate (1: 3 ratio). The height of each charge _cc BB H = 50 mm. With the selected charge parameters BB, the values of the welding gaps are: h ₁ = 1 mm, h ₂ = 12 mm, h ₃ = 1.5 mm, which ensures the speed of collision of the layers during explosion welding at the corresponding interlayer boundaries of the welded package: V ₁ = 620 m / s, V ₂ = 580 m / s, V ₃ = 470 m / s.

Для удаления легкоплавкого металла (свинца) из внутренних полостей наружного медного слоя полученную заготовку нагревают до температуры t_уд=350°C, что на 23°C превышает температуру t_пл.To remove fusible metal (lead) from the internal cavities of the outer copper layer, the obtained billet is heated to a temperature t _beats = 350 ° C, which is 23 ° C higher than the temperature t _pl .

Полученную заготовку отжигают для образования сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек между титаном и медью в течение τ=2 мин при температуре t_от=950°C, что превышает на 75°C температуру контактного плавления меди и титана.The resulting preform is annealed to form continuous diffusion intermetallic interlayers between titanium and copper for τ = 2 min at a temperature t _from = 950 ° C, which exceeds the contact melting temperature of copper and titanium by 75 ° C.

В результате получают композиционное изделие, с внутренними полостями с диаметром каждой из них около 9 мм, толщина изделия δ_ки=26,3 мм. Композиционное изделие содержит с обоих сторон наружные слои из титана ВТ1-00 толщиной δ_т._км=0,93 мм, внутренние слои из титана ВТ1-00 толщиной δ_т.в.км=0,76 мм, внутренние слои из меди М1 толщиной δ_м.ки=0,79 мм, толщина каждой диффузионной интерметаллидной прослойки δ_инт=0,25 мм, центральный медный слой из меди М1 имеет толщину δ_м.н.ки=19,8 мм. Расстояние между внутренними полостями изделия K=5,5 мм, расстояния от внутренних полостей до поверхностей центрального медного слоя M, N около 5,5 мм.The result is a composite product, with internal cavities with a diameter of each of them about 9 mm, the thickness of the product δ _ki = 26.3 mm The composite product contains on both sides the outer layers of titanium VT1-00 with a thickness of δ _t . _km = 0.93 mm, inner layers of VT1-00 titanium with a thickness of δ _b.km = 0.76 mm, inner layers of copper M1 with a thickness of δ _m.ki = 0.79 mm, the thickness of each diffusion intermetallic interlayer δ _int = 0.25 mm, the central copper layer of copper M1 has a thickness of δ _bc = 19.8 mm. The distance between the internal cavities of the product K = 5.5 mm, the distance from the internal cavities to the surfaces of the central copper layer M, N is about 5.5 mm.

Свойства полученных изделий те же, что в примере 1, но суммарное термическое сопротивление диффузионных интерметаллидных прослоек, расположенных в полученном изделии с каждой стороны центрального медного слоя R_инт=0,125·10^-3 К/(Вт/м·К), что в 13-18 раз больше, чем у материала по прототипу. В полученном изделии R_т.с=0,089·10^-3 К/(Вт/м·К), Суммарное термическое сопротивление слоев, обеспечивающих повышенные теплозащитные свойства с каждой стороны изделия R_сум=0,216·10^-3 К/(Вт/м·К), что в 9,7-12,2 раза больше, чем в изделии по прототипу. Время формирования 1 мм толщины интерметаллидной прослойки τ_ф при получении изделия по предлагаемому способу составляет 8 мин, что в 75-225 раз меньше, чем при получении изделия по прототипу.The properties of the obtained products are the same as in example 1, but the total thermal resistance of the diffusion intermetallic layers located in the obtained product on each side of the central copper layer R _int = 0.125 · 10 ^-3 K / (W / m · K), which is 13 -18 times more than the material of the prototype. In the resulting product R _ts = 0.089 · 10 ^-3 K / (W / m · K), total thermal resistance of the layers provides improved thermal insulation properties on each side of the product _sum R = 0.216 · 10 ^-3 K / (W / m · K), which is 9.7-12.2 times more than in the product of the prototype. The formation time of 1 mm of the thickness of the intermetallic layer τ _f upon receipt of the product according to the proposed method is 8 minutes, which is 75-225 times less than upon receipt of the product according to the prototype.

Пример 3 (см. таблицу, опыт 3). То же, что в примере 1, но внесены следующие изменения. Толщина титановых пластин δ_Ti=1,2 мм, толщина медных пластин в каждом трехслойном пакете δ_Cu=0,9 мм, при этом соотношение толщин слоев титан-медь-титан в трехслойных пакетах δ_Cu:δ_Ti:δ_Cu равно 1:0,75:1. Диаметр внутренних полостей в центральной медной пластине 8 мм, расстояние между смежными полостями a=6 мм, расстояние от внутренних полостей до наружных поверхностей медной пластины b=6 мм. Для сварки взрывом пакета из пластин выбираем BB из рекомендуемого диапазона со скоростью детонации D_вв=1970 м/с. Такую скорость обеспечивает взрывчатое вещество, представляющее собой смесь из 20% порошкообразного аммонита 6ЖВ и 80% аммиачной селитры (соотношение 1:4). Высота заряда BB H_вв=60 мм. При выбранных параметрах заряда BB величины сварочных зазоров равны: h₁=1 мм, h₂=12 мм, h₃=1,5 мм, что обеспечивает скорости соударения слоев при сварке взрывом на соответствующих межслойных границах свариваемого пакета: V₁=560 м/с, V₂=535 м/с, V₃=410 м/с.Example 3 (see table, experiment 3). The same as in example 1, but the following changes. The thickness of the titanium plates δ _Ti = 1.2 mm, the thickness of the copper plates in each three-layer package δ _Cu = 0.9 mm, while the ratio of the thicknesses of the layers of titanium-copper-titanium in the three-layer packages δ _Cu : δ _Ti : δ _Cu is 1: 0.75: 1. The diameter of the internal cavities in the central copper plate is 8 mm, the distance between adjacent cavities a = 6 mm, the distance from the internal cavities to the outer surfaces of the copper plate b = 6 mm. For the explosive welding of the package of plates BB select the recommended range with the speed of detonation D = 1970 _cc m / s. This speed is provided by an explosive, which is a mixture of 20% powdered ammonite 6GV and 80% ammonium nitrate (1: 4 ratio). Height charge _cc BB H = 60 mm. With the selected charge parameters BB, the values of the welding gaps are: h ₁ = 1 mm, h ₂ = 12 mm, h ₃ = 1.5 mm, which ensures the speed of collision of the layers during explosion welding at the respective interlayer boundaries of the welded package: V ₁ = 560 m / s, V ₂ = 535 m / s, V ₃ = 410 m / s.

Для удаления легкоплавкого металла (свинца) из внутренних полостей центрального медного слоя полученную заготовку нагревают до температуры t_уд=357°C, что на 30°C превышает температуру t_пл.To remove fusible metal (lead) from the internal cavities of the central copper layer, the obtained billet is heated to a temperature t _beats = 357 ° C, which is 30 ° C higher than the temperature t _pl .

Полученную заготовку отжигают для образования сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек между титаном и медью в течение τ=1 мин при температуре t_от=1000°C, что превышает на 125°C температуру контактного плавления меди и титана.The resulting preform is annealed to form continuous diffusion intermetallic interlayers between titanium and copper for τ = 1 min at a temperature t _from = 1000 ° C, which exceeds the contact melting temperature of copper and titanium by 125 ° C.

В результате получают композиционное изделие с внутренними полостями с диаметром каждой из них около 8 мм, толщина изделия δ_ки=26,6 мм. Композиционное изделие содержит с обеих сторон наружные слои из титана ВТ1-00 толщиной δ_т.км=1,07 мм, внутренние слои из титана ВТ1-00 толщиной δ_т.в.км=0,94 мм, внутренние слои из меди М1 толщиной δ_м.ки=0,76 мм, толщина каждой диффузионной интерметаллидной прослойки δ_инт=0,2 мм, центральный медный слой из меди М1 имеет толщину δ_м.н.ки=19,8 мм. Расстояние между внутренними полостями изделия K около 6 мм, расстояния от внутренних полостей до поверхностей центрального медного слоя M, N около 6 мм.The result is a composite product with internal cavities with a diameter of each of them about 8 mm, the thickness of the product δ _ki = 26.6 mm The composite product contains on both sides the outer layers of titanium VT1-00 thickness δ _t.km = 1.07 mm, the inner layers of titanium VT1-00 thickness δ _t.km. = 0.94 mm, the inner layers of copper M1 thickness δ _m.k. = 0.76 mm, the thickness of each diffusion intermetallic layer δ _int = 0.2 mm, the central copper layer of copper M1 has a thickness of δ _m.k. = 19.8 mm. The distance between the internal cavities of the product K is about 6 mm, the distance from the internal cavities to the surfaces of the central copper layer M, N is about 6 mm.

Свойства полученных изделий те же, что в примере 1, но суммарное термическое сопротивление диффузионных интерметаллидных прослоек, расположенных в полученном изделии с каждой стороны центрального медного слоя, R_инт=0,1·10^-3 К/(Вт/м·К), что в 13-18 раз больше, чем у материала по прототипу. В полученном изделии R_т.с=0,089·10^-3 К/(Вт/м·К). Суммарное термическое сопротивление слоев, обеспечивающих повышенные теплозащитные свойства с каждой стороны изделия, R_сум=0,207·10^-3 К/(Вт/м·К), что в 9,3-11,7 раза больше, чем в изделии по прототипу. Время формирования 1 мм толщины каждой интерметаллидной прослойки τ_ф при получении изделия по предлагаемому способу составляет 5 мин, что в 120-360 раз меньше, чем при получении изделия по прототипу.The properties of the obtained products are the same as in example 1, but the total thermal resistance of the diffusion intermetallic interlayers located in the obtained product on each side of the central copper layer, R _int = 0.1 · 10 ^-3 K / (W / m · K), which is 13-18 times more than the material of the prototype. In the resulting product R _ts = 0.089 · 10 ^-3 K / (W / m · K). The total thermal resistance of the layers, providing increased heat-shielding properties on each side of the product, R _sum = 0.207 · 10 ^-3 K / (W / m · K), which is 9.3-11.7 times more than in the product of the prototype. The formation time of 1 mm of the thickness of each intermetallic layer τ _f upon receipt of the product according to the proposed method is 5 minutes, which is 120-360 times less than upon receipt of the product according to the prototype.

При получении композиционных изделий с внутренними полостями по прототипу (см. таблицу, пример 4) получают композиционные изделия, состоящие из шести слоев со сплошными интерметаллидными диффузионными прослойками из алюминия и никеля толщиной 0,05-0,07 мм (50-70 мкм) на наружных поверхностях, с внутренними полостями шириной 25 мм, высотой 4 мм, сформированными гидравлическим давлением между медными слоями, с перемычками между внутренними полостями шириной около 15 мм. Внутренние слои выполнены из меди М1 толщиной 1,5-2 мм, промежуточные слои между медными слоями - из никеля марки НП1 толщиной 1-1,2 мм. Максимальная толщина изделия в местах расположения внутренних полостей 9,5-11 мм, минимальная толщина в местах расположения перемычек между полостями 5,5-7 мм, длина изделия 300 мм, ширина 225 мм. Его рабочая температура в окислительных газовых средах достигает 1000°C, однако прочность таких изделий при сосредоточенных изгибающих нагрузках ниже прочности изделий по предлагаемому способу не менее чем в 6 раз, при этом наружные слои в виде интерметаллидных диффузионных прослоек из алюминия и никеля склонны к хрупкому разрушению при контактных нагрузках. Термическое сопротивление каждой диффузионной интерметаллидной прослойки в таком изделии R_инт=(0,67-0,93)·10^-5 К/(Вт/м·К), что в 10,7-22 раза меньше, чем у материала по предлагаемому способу.Upon receipt of composite products with internal cavities according to the prototype (see table, example 4), composite products are obtained consisting of six layers with continuous intermetallic diffusion layers of aluminum and nickel with a thickness of 0.05-0.07 mm (50-70 μm) per external surfaces, with internal cavities 25 mm wide, 4 mm high, formed by hydraulic pressure between the copper layers, with bridges between the internal cavities about 15 mm wide. The inner layers are made of copper M1 1.5-2 mm thick, the intermediate layers between the copper layers are nickel grade NP1 1-1.2 mm thick. The maximum thickness of the product at the locations of the internal cavities is 9.5-11 mm, the minimum thickness at the locations of the jumpers between the cavities is 5.5-7 mm, the length of the product is 300 mm, the width is 225 mm. Its operating temperature in oxidizing gas environments reaches 1000 ° C, however, the strength of such products at concentrated bending loads is less than the strength of the products by the proposed method by at least 6 times, while the outer layers in the form of intermetallic diffusion layers of aluminum and nickel are prone to brittle fracture with contact loads. The thermal resistance of each diffusion intermetallic layer in such a product R _int = (0.67-0.93) · 10 ^-5 K / (W / m · K), which is 10.7-22 times less than that of the material according to the proposed way.

Суммарное термическое сопротивление слоев, обеспечивающих повышенные теплозащитные свойства с каждой стороны изделия R_сум, складывается из термических сопротивлений наружных диффузионных интерметаллидных прослоек R_инт и примыкающих к ним никелевых слоев с термическим сопротивлением каждого из них R_ник=(1,1-1,3)·10^-5 К/(Вт/м·К).The total thermal resistance of the layers, providing enhanced heat-shielding properties on each side of the product, R _sum , is made up of the thermal resistances of the external diffusion intermetallic interlayers R _int and the adjacent nickel layers with the thermal resistance of each of them R _nick = (1.1-1.3) · 10 ^-5 K / (W / m · K).

В таком изделии R_сум=(1,77-2,23)·10^-5 К/(Вт/м·К), что в 9,3-12,7 раз меньше, чем в изделии по предлагаемому способу. Время формирования 1 мм толщины каждой диффузионной интерметаллидной прослойки τ_ф при получении изделия по прототипу составляет 600-1800 мин, что в 36-360 раз больше, чем при получении изделия по предлагаемому способу. Все это, кроме высокой жаростойкости существенно ограничивает применение таких изделий в технике.In such a product, R _sum = (1.77-2.23) · 10 ^-5 K / (W / m · K), which is 9.3-12.7 times less than in the product by the proposed method. The formation time of 1 mm of the thickness of each diffusion intermetallic layer τ _f upon receipt of the product according to the prototype is 600-1800 min, which is 36-360 times longer than upon receipt of the product by the proposed method. All this, except for high heat resistance, significantly limits the use of such products in technology.

Claims (2)

1. Способ получения композиционных изделий с внутренними полостями сваркой взрывом, включающий составление двух трехслойных пакетов из разнородных металлических пластин, установленных со сварочными зазорами, под сварку взрывом, размещение на них заряда взрывчатого вещества, осуществление сварки взрывом и последующий отжиг для формирования сплошных диффузионных интерметаллидных прослоек между разнородными металлическими пластинами с последующим охлаждением на воздухе, отличающийся тем, что каждый из упомянутых пакетов составляют из титановых пластин с размещенной между ними медной пластиной с соотношением толщин пластин титан-медь-титан, равным 1:(0,75-1,0):1, и толщиной титановых пластин, равной 1,0-1,2 мм, при этом между пакетов симметрично со сварочными зазорами размещают центральную медную пластину, содержащую внутренние цилиндрические полости, заполненные легкоплавким металлом, удаляемым после сварки взрывом, а расстояние между смежными полостями и расстояние от полостей до наружных поверхностей центральной медной пластины выбирают не менее 5 мм, причем заряды взрывчатого вещества, имеющего скорость детонации 1970-2400 м/с, располагают на поверхностях титановых пластин, а сварку взрывом осуществляют путем одновременного инициирования взрыва упомянутых пакетов, при этом высоту зарядов взрывчатого вещества и упомянутые сварочные зазоры выбирают из условия обеспечения скоростей соударения титановых пластин со смежными медными пластинами в пределах 560-715 м/с, медных пластин со смежными титановыми пластинами в пределах 535-640 м/с, а титановых пластин с центральной медной пластиной в пределах 410-470 м/с, удаление легкоплавкого металла из внутренних цилиндрических полостей осуществляют путем нагрева заготовки до температуры, превышающей на 20-30^°С температуру его плавления, причем упомянутый последующий отжиг сваренной заготовки проводят при температуре, превышающей на 25-125^°С температуру контактного плавления меди и титана, в течение 1-5 мин. 1. A method of producing composite products with internal cavities by explosion welding, comprising compiling two three-layer packages of dissimilar metal plates installed with welding gaps for explosion welding, placing an explosive charge on them, carrying out explosion welding and subsequent annealing to form continuous diffusion intermetallic interlayers between dissimilar metal plates followed by cooling in air, characterized in that each of the said packages comprises and h of titanium plates with a copper plate placed between them with a ratio of titanium-copper-titanium plate thicknesses equal to 1: (0.75-1.0): 1, and a titanium plate thickness equal to 1.0-1.2 mm, with between the packages, symmetrically with the welding gaps, a central copper plate is placed containing internal cylindrical cavities filled with fusible metal removed after explosion welding, and the distance between adjacent cavities and the distance from the cavities to the outer surfaces of the central copper plate is selected at least 5 mm, and the explosion charges a solid substance having a detonation speed of 1970-2400 m / s is placed on the surfaces of titanium plates, and explosion welding is carried out by simultaneously initiating the explosion of the said packets, while the height of the explosive charges and the said welding gaps are selected from the condition of ensuring the collision speeds of the titanium plates with adjacent copper plates within 560-715 m / s, copper plates with adjacent titanium plates within 535-640 m / s, and titanium plates with a central copper plate within 410-470 m / s, removed e fusible metal from the internal cylindrical cavities is performed by heating the preform to a temperature exceeding 20-30 ^° C to its melting temperature, said subsequent annealing of the welded workpiece is carried out at a temperature exceeding at 25-125 ^° C, the temperature of contact melting copper and titanium, within 1-5 minutes 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве легкоплавкого металла для заполнения упомянутых внутренних полостей используют свинец. 2. The method according to p. 1, characterized in that lead is used as a low-melting metal to fill said internal cavities.

Images