Влияние ультразвукового воздействия на формирование макрогетерогенной структуры биметаллических материалов в процессе сварки трением с перемешиванием

Развитие экономики страны тесно связано с созданием новых и модернизацией существующих транспортных средств всех видов – воздушного, космического, наземного и водного. В каждой отрасли промышленности постоянно требуется увеличение надежности и экономичности. Наиболее надежными методами повышения эффективности транспорта является поиск новых конструкторских решений и новых материалов. Одним из трендов в материаловедении на сегодняшний день являются биметаллические материалы. Например, сочетание алюминиевых и титановых сплавов могут дать конструкции высокую прочность и коррозионную стойкость при малом весе. Такие материалы, однако, довольно сложно получать в связи с рядом физических процессов при их производстве. Образующиеся хрупкие интерметаллиды на границе раздела при плавящей сварке приводят к сильному разупрочнению материала и быстрому разрушению. Подходящим методом для получения таких биметаллов может являться сварка трением с перемешиванием. Сварка трением с перемешиванием производится в твердой фазе, а соединение представляет собой механическую смесь. Структура материала при этом обладает ярко выраженной макрогетерогенностью и сложностью. Сложность получаемой структуры, очевидно, влияет на конечную прочность биметалла. Несмотря на повышенный интерес к сварке трением с перемешиванием титана и алюминия, данные аспекты почти не изучены, поскольку большинство исследователей останавливается на изучении интерметаллидов и ищет пути их уменьшения. Однако для производства и исследования таких биметаллов необходимо применять совершенно иной подход, чем для привычных материалов и даже слоистых композитов. В частности, необходимо учитывать развитость поверхности раздела, которая очень сильно может влиять на прочность биметалла. Ранее это не делалось, что определяет новизну данного проекта. Также новизна заключается в применении ультразвукового воздействия при сварке. Ультразвук в результате акустопластического эффекта без существенного нагрева может интенсифицировать перемешивание и улучшить качество биметаллов по механизму увеличения поверхности раздела. Новизной также обладает постановка эксперимента: биметаллы будут получаться при помощи сварки внахлест через титан и через алюминий, при помощи точечной сварки и при помощи стыковой сварки. Такая постановка поможет выявить особенности формирования структуры биметаллов. В качестве результатов будут получены биметаллы на основе титана и алюминия по указанным конфигурациям. Будут получены закономерности формирования структуры биметаллов в зависимости от технологических параметров сварки трением с перемешиванием. Будут получены закономерности ультразвукового воздействия на структуру и свойства биметаллов. Данные результаты позволят сделать следующий качественный шаг в производстве и исследовании биметаллов данного типа, а также в понимании структурообразования подобных материалов в целом.