Superplasticity and solid-phase bonding of nanostructured materials Part I. The effect of grain size on the solid-phase weldability of superplastic alloys

R.Ya. Lutfullin1
1Institute for Metals Superplasticity Problems RAS, Khalturin St. 39, 450001 Ufa, Russia
Cite this article as Letters on materials, 2011, 1(1) pp 59-64
DOI: 10.22226/2410-3535-2011-1-59-64
download Download file   |   Volume 1, Issue 1   |   Pages 59-64   |   Russian version

Abstract

 The manuscript presents a chronological review of studies dealing with the influence of the effect of superplasticity (SP) on improved solid state weldability of crystalline materials. On the basis of the analysis of the results of research works mainly made at the Institute for Metals Superplasticity Problems (IMSP) it has been shown that nanostructured processing provides decreasing the temperature of superplasticity of known materials by 200-300oC that confirms the effect of low temperature superplasticity. The study of the results of experimental studies indicates the existence of direct correlation between the low temperature SP and solid state weldability of crystalline materials. The manuscript considers a model of solid state joining under conditions of low temperature superplasticity for nanocrystalline titanium alloy VT6. The data of physical modeling of the process of solid state joining under low temperature SP conditions provide scientific basis for substantiation of practical implementation of nanostructured materials at air craft industry enterprises for developing advanced resource-saving technologies for producing hollow components by pressure welding.

Accepted: 21 April 2011

Views: 325   Downloads: 198

References

1.
C.E. Pearson. J. Inst. Metals. 54, 111 (1934).
2.
A.A. Bochvar, Z.A. Sviderskaya. Izv. AN SSSR ОNT. 9,821 (1945). (in Russian)
3.
O.A. Kaibyshev. Plasticity and Superplasticity of Metals.Moscow, Metallurgiya, (1975) 280 p. (in Russian)
4.
M.W. Grabski. Structural Superplasticity of Metals.Moscow, Metallurgiya, (1975) 272 p. (in Russian)
5.
I.I. Novikov, V.K. Portnoi. Superplasticity of Alloys withUltra Fine Grain. Moscow, Metallurgiya, (1981) 168 p.(in Russian)
6.
M Kh. Shorshorov, E.M. Dzneladze, A.S. Tikhonov et al.Welding Production. 11, 20 (1975). (in Russian)
7.
C.H. Hamilton and L.A. Ascani. U.S. Patent 3920175(1975).
8.
E. S. Karakozov. Joint of Metals in Solid Phase. Moscow,Metallurgiya, (1976) 262 p. (in Russian)
9.
E.D. Weisert, G.W. Stacher. Metal Progress. 3, 33 (1977).
10.
D. Stephen. Superplastic Forming and Diffusion Bondingof Titanium, London, The Institute of Metals, (1986)P.108.
11.
E. S. Karakozov. Pressure Welding of Metals. Moscow,Machine-Building, (1986) 280 p. (in Russian)
12.
L. N. Larikov et al. Diffusion Processes during Solid-Phase Welding. Moscow, Machine-Building, (1975) 192p. (in Russian)
13.
J. Pilling. Mater. Sci. Eng. 100, 137 (1988).
14.
A. Hill and E.R. Wallach. Acta Metall. 37, 2425 (1989).
15.
Y. Maehara, Y. Komizo, T.G. Langdon. Mater. Sci. Tech.4, 669 (1988).
16.
V. S. Gostomelski, E. S. Karakozov, A.P. Ternovski.Doklady Akademii Nauk SSSR. 250, 1377 (1980). (inRussian)
17.
N.F. Kazakov. Diffusion Bonding in Vacuum. Moscow,Machine-Building, (1968) 331 p. (in Russian)
18.
G.V. Konushkov, U.N. Kopulov. Diffusion Bonding inTransistor Electronics. Moscow, Energy, (1974) 168 p. (inRussian)
19.
N. F. Lashko, S.V. Lashko-Avakyan. Material Scienceof Welding. Moscow, Machine-Building, (1954). (inRussian)
20.
O.D. Sherby, J. Wadsworth. Mater. Sci. Tech. 1, 11 (1985).
21.
O.A. Kaibyshev, R.Ya. Lutfullin, V.K. Berdin. DokladyAkademii Nauk SSSR. 319, 615 (1991). (in Russian)
22.
V.K. Berdin, O.A. Kaibyshev, R.Ya. Lutfullin. DokladyAkademii Nauk. 324, 1006 (1992). (in Russian)
23.
O.A. Kaibyshev, R.Ya. Lutfullin, V.K. Berdin. Phys. Met.Metall. 75, 96 (1993).
24.
O.A. Kaibyshev, R.Ya. Lutfullin, V.K. Berdin. Acta Metall.Mater. 42, 2609 (1994).
25.
O.A. Kaibyshev, R.Ya. Lutfullin, R.V. Safiullin. In: Proc.of Confer. Superplasticity and Superplastic Forming, ed.by Ghosh A.K. and Bieler T.R. Warrendale, TMS (1995)P. 241.
26.
R.Ya. Lutfullin, R.M. Imayev, O.A. Kaibyshev et al. ScriptaMet. et Mat. 33, 1445 (1995).
27.
R.Ya. Lutfullin, O.A. Kaibyshev. Materials Science Forum,Trans. Tech. Publ. 243-245, 681 (1997).
28.
R.Ya. Lutfullin. In: Severe plastic deformations: TowardsBulk Production of Nanostructured Materials, ed. ByAltan B. S. New York, Nova (2006) Chapter 4.2, P. 381.
29.
A.A. Nazarov, R.R. Mulyukov. Nanostructured Materials.In: Handbook of Nanoscience, Engineering andTechnology, ed. by Goddard W., Lyshevski S., Iafrate G.,CRC Press (2003) Chapter 22, P.1.
30.
N.I. Noskova and R.R. Mulyukov. Submicrocrystallineand Nanocrystalline Metals and Alloys. Ekaterinburg,UrD RAS (2003) 279 p. (in Russian)
31.
R.Z. Valiev, O.A. Kaibyshev, R.I. Kuznetsov, R.Sh.Musalimov, N.K. Tsenev. Doklady Akademii Nauk SSSR.301, 864 (1988). (in Russian)
32.
R.Z. Valiev, N.A. Krasilnikov, N.K. Tsenev. Mater. Sci.Eng. A137, 35 (1991).
33.
R.M. Imayev, V.M. Imayev. Scr. Met. 25, 2041 (1991).
34.
R.M. Imayev, O.A. Kaibyshev, G.A. Salishchev. Acta Met.40, 581 (1992).
35.
G.A. Salishcev, O.R. Valiakhmetov, R.M. Galeev. J. Mater.Sci. 28, 2898 (1993).
36.
G.A. Salishchev, R.M. Galeyev, O.R. Valiakhmetov, R.V.Safiullin, R.Ya. Lutfullin, O.N. Senkov, F.H. Froes, O.A.Kaibyshev. Mat. Tech. & Adv. Perf. Mater. 15.2, 133(2000).
37.
V.V. Astanin. Vestnik UGATU. 2, 34 (2002). (in Russian)
38.
P.N. Comley. Materials Science Forum. 447-448, 233(2004) Trans Tech Publications.
39.
L.A. Elagina, B.F. Brailovskaya, B.A. Kapitonov. Tsvetnyemetally. 2, 63 (1979). (in Russian)
40.
R.A. Musin, G.V. Konushkov. Bonding Metals toCeramics. Moscow, Machine-Building, (1991) 224 p. (inRussian)
41.
O.A. Kaibyshev, R.Ya. Lutfullin, R.V. Safiullin, S.N.Fatkullin. Materials Science Forum. Trans. Tech. Publ.Switzerland. 170 - 172, 737 (1994).
42.
R.Ya. Lutfullin, O.A. Kaibyshev, R.V. Safiullin, O.R.Valiakhmetov, M.Kh. Mukhametrahimov. ActaMetallurgica Sinica (English Letters). 13, 561 (2000).
43.
R.Ya. Lutfullin, O.R. Valiakhmetov, R.M. Galeyev, M.Kh.Mukhametrahimov. Metals. 2, 102 (2000). (in Russian)
44.
R.Ya. Lutfullin. In: Current Status of Theory and Practiceof Superplasticity in Materials. Ufa, Gilem (2000) P. 67.(in Russian)
45.
R.Ya. Lutfullin, O.A. Kaibyshev, O.R. Valiakhmetov,M.Kh. Mukhametrakhimov, R.V. Safiullin, R.R.Mulyukov. Journal of Advanced Materials. 4, 21 (2003).(in Russian)
46.
Y. Nakao, K. Shinozaki, M. Hamada. ISIJ International.31, 1260 (1991).
47.
O.A. Kaibyshev, G.A. Salishcev, R.M. Galeyev, R.Ya.Lutfullin, O.R. Valiakhmetov, Russian Patent 2134308(1999). (in Russian)
48.
V.V. Astanin, O.A. Kaibyshev. . Russian Patent 2320771(2008). (in Russian)
49.
A.A. Kruglov, R.Ya. Lutfullin, M.Kh. Mukhametrakhimov,O.A. Rudenko, R.V. Safiullin. Journal of AdvancedMaterials. 6, 79 (2005). (in Russian)
50.
R.Ya. Lutfullin, M.Kh. Mukhametrakhimov. MetalScience and Heat Treatment. 48, 54 (2006).
51.
M.Kh. Mukhametrakhimov, R.Ya. Lutfullin. VestnikTambovskogo University. 15, 866 (2010). (in Russian)
52.
R.Ya. Lutfullin, M.Kh. Mukhametrakhimov. Journal ofAdvanced Materials. 7, 189 (2009). (in Russian)

Cited by

1.
Лутфуллин Р.Я., Письма о материалах 1(2), 88-91 (2011).
2.
Сафиуллин Р.В., Письма о материалах 2(1 (5)), 36-39 (2012).
3.
Круглов А.А., Руденко О.А., Письма о материалах 2(2 (6)), 107-110 (2012).
4.
Ахунова А.Х., Дмитриев С.В., Валитова Э.В., Валитов В.А., Фундаментальные проблемы современного материаловедения 11(2), 159-162 (2014).
5.
Ахунова А.Х., Дмитриев С.В., Сафиуллин Р.В., Сафиуллин А.Р., Сафин Ф.Ф., Письма о материалах 2(2 (6)), 90-94 (2012).
6.
Валитова Э.В., Лутфуллин Р.Я., Валитов В.А., Перспективные материалы, 30-34 (2013).
7.
Ахунова А.Х., Дмитриев С.В., Круглов А.А., Сафиуллин Р.В., Деформация и разрушение материалов, 38-41 (2012).
8.
Валитова Э.В., Лутфуллин Р.Я., Мухаметрахимов М.Х., Валитов В.А., Перспективные материалы, 35-39 (2013).
9.
Поварова К.Б., Валитов В.А., Овсепян С.В., Дроздов А.А., Базылева О.А., Валитова Э.В., Металлы, 61-70 (2014).
10.
Валитова Э.В., Ахунова А.Х., Валитов В.А., Дмитриев С.В., Лутфуллин Р.Я., Мухаметрахимов М.Х., Письма о материалах 4(3 (15)), 190-194 (2014).
11.
Саркеева А.А., Лутфуллин Р.Я., Круглов А.А., Астанин В.В., Письма о материалах 2(2 (6)), 99-102 (2012).
12.
Трофимов Е.А., Шаяхметов Р.У., Лутфуллин Р.Я., Перспективные материалы, 124-127 (2013).
13.
Ахунова А.Х., Дмитриев С.В., Валитов В.А., Валитова Э.В., Деформация и разрушение материалов, 13-17 (2014).
14.
Ахунова А.Х., Валитова Э.В., Дмитриев С.В., Валитов В.А., Лутфуллин Р.Я., Сварочное производство, 34-37 (2015).
15.
Ахунова А.Х., Дмитриев С.В., Галиева Э.В., Валитов В.А., Фундаментальные проблемы современного материаловедения 12(3), 289-292 (2015).
16.
Ахунова А.Х., Галиева Э.В., Поварова К.Б., Базылева О.А., Валитов В.А., Дмитриев С.В., Дроздов А.А., Аргинбаева Э.Г., Фундаментальные проблемы современного материаловедения 13(1), 131-135 (2016).
17.
Круглов А.А., Мухаметрахимов М.Х., Письма о материалах 2(3 (7)), 161-165 (2012).
18.
Сафиуллин А.Р., Ахунова А.Х., Дмитриев С.В., Сафиуллин Р.В., Фундаментальные проблемы современного материаловедения 11(3), 277-280 (2014).
19.
Trofimov E.A., Lutfullin R.Ya., Kashaev R.M., Письма о материалах 5(1 (17)), 67-69 (2015).
20.
Дроздов А.А., Валитов В.А., Поварова К.Б., Базылева О.А., Галиева Э.В., Овсепян С.В., Письма о материалах 5(2 (18)), 142-146 (2015).
21.
Круглов А.А., Мухаметрахимов М.Х., Саркеева А.А., Письма о материалах 3(1 (9)), 12-15 (2013).
22.
Ахунова А.Х., Дмитриев С.В., Сафиуллин А.Р., Сафиуллин Р.В., Сафин Ф.Ф., Фундаментальные проблемы современного материаловедения 11(2), 196-200 (2014).
23.
Валитова Э.В., Ахунова А.Х., Дмитриев С.В., СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК, 280-283 (2014).
24.
Сафиуллин А.Р., Ахунова А.Х., Дмитриев С.В., Сафиуллин Р.В., Письма о материалах 5(2 (18)), 207-210 (2015).
25.
Galieva E., Valitov V., Lutfullin R., Dmitriev S., Akhunova A., Mukhametrakhimov M., Materials Science Forum 838, 350-354 (2016).