Сотрудниками ИФПМ СО РАН получены равнопрочные соединения высокопрочного алюминиевого сплава В95Т методом сварки трением с перемешиванием

Сплавы системы Al-Zn-Cu-Mg (В95Т) относятся к несвариваемым традиционными методами сварки в виду значительных изменений структурно-фазового состояния при плавлении и последующей кристаллизации материала. Применение сварки трением с перемешиванием позволяет получать достаточно прочные соединения данных сплавов, но, при воздушном охлаждении зоны сварки интенсивности отвода тепла недостаточно чтобы прервать процесс выпадения частиц вторичных фаз из твердого раствора за инструментом в зоне теплового влияния. Это приводит к образованию крупных некогерентных выделений вторичных фаз и обеднению твердого раствора легирующими элементами. Механические свойства материала сварного шва в таком случае находятся на уровне 0,70-0,75 от свойств основного металла. Сварка под водой приводит к увеличению прочностных свойств до уровня порядка 0,90 от основного металла. Повысить интенсивность отвода тепла в работе удалось за счет интенсивного проточного охлаждения зоны сварки потоком воды от 3 до 5 л/мин с постоянным её отводом из зоны сварки и охлаждением промышленным чиллером.

В результате сварки с интенсивным активным проточным охлаждением механические свойства материала значительно повышаются и приближаются к основному металлу. При этом структура металла в зоне сварки соответствует металлу с незавершенным процессом старения. Искусственное или естественное старение материала после сварки позволяет повысить механические свойства до уровня основного металла за счет формирования структурно-фазового состава, близкого к формируемому при получении листового проката на производстве. Таким образом с применением сварки трением с перемешиванием с проточным активным жидкостным охлаждением металла возможно получение сварных конструкций из несвариваемых высокопрочных алюминиевых сплавов.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема FWRW-2022-0004. Результаты исследования опубликованы в журнале Russian physics journal (Q4).

Sidorov, E.A., Chumaevskii, A.V., Rubtsov, V.E. et al. Formation of Al-Zn-Cu-Mg alloy joint structure under friction stir welding with additional liquid cooling and subsequent artificial aging. Russ Phys J 67, 2077–2082 (2024). https://doi.org/10.1007/s11182-024-03348-1