Сотрудники молодежной лаборатории опубликовали обзорную статью в высокорейтинговом журнале
Сварка и обработка трением с перемешиванием металлов с использованием различного инструмента рассмотрены в обзорной статье сотрудников института
Сотрудниками двух лабораторий Института физики прочности и материаловедения СО РАН: лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях и лаборатории контроля качества материалов и конструкций в рамках отработки технологии сварки трением с перемешиванием (СТП) различных сплавов был проведён детальный анализ литературных источников по данной проблематике.
Схематичное представление влияния материала инструмента на его износ, структурные ухудшения и процессы разрушения, а также на структуру зоны перемешивания после сварки или обработки титановых сплавов
В обзоре было уделено особое внимание СТП титановых сплавов и износу инструмента при данном процессе. Известно, что титановые сплавы имеют огромное значение для авиационной и ракетно-космической техники, но получение неразъёмных соединений традиционными методами для данных сплавов может быть достаточно проблематично. При использовании СТП титановых сплавов возникает ряд проблем, основной из которых является быстрый износ сварочного инструмента и структурно-фазовые изменения материала шва. Авторы провели анализ применяемых в настоящее время инструментов изготовленных из различных материалов:. Были рассмотрены инструменты из различных соединений на основе вольфрама, молибдена, сплавы на основе кобальта, никеля, а также инструменты из поликристаллического кубического нитрида бора и др. Кроме того были детально рассмотрены трибологические слои, получаемые при контакте инструмента и свариваемого материала, с сопоставлением с аналогичным процессом при сухом и адгезионном трении.
Структура металла в зоне трения с высоким нагружающим усилием (a) и схематическое представление о пластической деформации, фрагментации материала и образовании слоя переноса при адгезионном трении, сварке и обработке трением с перемешиванием (b)
Проведенный обзор работ в области сварки и обработки трением с перемешиванием показал, что основным механизмом изнашивания является образование реакционного трибологического слоя при взаимодействии материала и инструмента. Такое положение приводит к высокой интенсивности изнашивания материала в процессе сварки и обуславливает в целом достаточно низкий срок службы сварочного инструмента. В связи с этим можно предположить, что основной из возможных задач в области сварки трением с перемешиванием титановых сплавов может являться снижение степени взаимодействия материала и инструмента с сохранением высокой жаропрочности и стойкости к циклическим нагрузкам. Этого возможно добиться путем нанесения диффузионных или иных покрытий на поверхности никелевых или кобальтовых жаропрочных сплавов с сохранением прочного и стойкого к усталостному разрушению основного объема инструмента. Такое направление может быть актуальной задачей для дальнейших исследований в данной области.
Исследование выполнено в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, FWRW-2022-0004.
Результаты исследования опубликованы в журнале Metals (Q1 в категорииAdvanced Welding Technology in Metals).