Физико-механические основы получения соединений системы «алюминий-титан» методом сварки трением с перемешиванием

В течение первого года выполнения проекта было запланировано исследование структуры и свойств неразъемных соединений, получаемых при сварке трением с перемешиванием сплавов Д16 и ВТ6. По результатам исследований планировалось определение взаимосвязей «воздействие-структура-свойства» неразъемных соединений из сплавов Д16 и ВТ6, обеспечивающих их структурно-фазовые характеристики и механические свойства. Для получения изделий с высокими прочностными свойствами из разнородных алюминиевых и титановых сплавов была разработана и изготовлена система in situ охлаждения инструмента и материала при сварке. Используемая для сварки титановых сплавов система подачи аргона при получении соединений титанового и алюминиевого сплавов не использовалась, так как сварка осуществлялась под водой. Для интенсификации охлаждения в процессе сварки в зону контакта инструмента и материала дополнительно подавалась проточная вода. Было выявлено, что подача воды непосредственно при сварке более эффективна для отвода избыточного тепла, чем наличие постоянного содержания воды в емкости при сварке. Подача воды осуществлялась таким образом, чтобы охлаждение материала максимально интенсифицировалось в зоне за инструментом, что препятствовало разупрочнению дисперсно-упрочняемого сплава Д16Т. Параметры процесса сварки значительно изменились с введением охлаждения. При неизменной скорости подачи 90 мм/мин и скорости вращения 325-425 об/мин усилие прижима инструмента к материалу увеличилось с 13,5 до 25-31 кН. Это было связано с увеличением скорости отвода тепла из зоны сварки, требовавшем повышения тепловложения от инструмента. Полученные образцы обладали бездефектной структурой и достаточно высокими механическими свойствами. Разрушение при испытании происходило в зоне контакта алюминиевого и титанового сплавов, что было обусловлено формированием интерметаллидов и отсутствием разупрочнения в алюминиевом сплаве. Изменение параметров процесса сварки приводило к изменениям строения границы между сплавами Д16Т и ВТ6, с формированием как тонкой границы преимущественно диффузионной природы, так и более сложной по форме границы с развитой поверхностью и механическим перемешиванием компонентов.