ВОЗДЕЙСТВИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА НА СТРУКТУРУ ГРАНИЦ И СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ

На металлографических изображениях образцов соединений, полученных при низких оборотах инструмента, нет признаков взаимного проникновения сплавов ВТ6 и В95. Несмотря на это, оба сплава прочно соединены. В макроструктуре швов имеются незначительные участки титана, внедренного в алюминиевый сплав, особенно на отступающей стороне (RS) зоны перемешивания. Здесь были обнаружены незначительные проникновения титана из сплава ВТ6 в сплав В95, достигающие 0,05 мм. При скорости вращения 450 об/мин соединение также демонстрировало минимальное взаимопроникновение материалов. Примечательно, что с увеличением скорости вращения инструмента увеличивалось и количество внедренных участков на границе раздела материалов ВТ6 и В95. Это привело к заметному внедрению титанового сплава в алюминиевый сплав как со стороны отступающего (RS), так и со стороны наступающего (AS). При скорости вращения инструмента 475 об/мин в сплаве В95 стали появляться отчетливые области вкраплений титана. Эти вкрапления ВТ6 наблюдались на границе сплавов, простираясь до 0,4 мм от линии наплавки. На отступающей стороне наблюдалась сплошная, непрерывная зона проникновения титана, в отличие от наступающей стороны, где титан был распределен, более сегментировано.
Согласно результатам механических испытаний, наибольшей пластичностью и прочностью обладает соединение, полученное при наименьших скоростях вращения инструмента. Это можно объяснить ограниченным взаимным проникновением материалов, что уменьшило образование хрупких зон на границе раздела и способствовало общему улучшению механических свойств. Напротив, соединения, полученные при более высоких скоростях вращения инструмента, показали более низкую прочность и пластичность, в основном из-за наличия участков титанового сплава, проникающих в зону перемешивания алюминиевого сплава. Снижение пластичности и прочности усугублялось чрезмерно высокой скоростью вращения инструмента, которая усиливала термомеханическое взаимодействие между материалами, что приводило к образованию значительного количества интерметаллидов. Интересно, что соединение, полученное при максимальных скоростях вращения инструмента, продемонстрировало самые низкие показатели прочности и пластичности. Это объясняется обширной фрагментацией участков титанового сплава, которые отделились от матрицы и внедрились в матрицу алюминиевого сплава. Такая фрагментация произошла из-за слишком высокой скорости вращения инструмента, которая вызвала слишком интенсивное термомеханическое взаимодействие между материалами.

Исследование опубликовано:
Amirov, A.I., Sidorov, E.A., Chumaevskii, et al. Impact of tool rotation speed on boundary structure and properties of AA7075 aluminum alloy and Grade5 titanium alloy joints during friction stir welding. Russian Phys J (2025). https://doi.org/10.1007/s11182-025-03372-9