Структура и свойства биметаллов, свареных трением с перемешиванием

Abstract

Исследованы структуры и свойства биметаллических соединений разнородных металлов, полученных сваркой трением с перемешиванием. Исследованы системы с неограниченной (Ni–Cu) и с ограниченной (Cu–Fe) растворимостью, а также с отсутствием растворимости (Al–Fe) компонентов в твердом состоянии. Сваркой трением с перемешиванием были получены качественные соединения с взаимным проникновением одного металла в другой. Основную роль в этом процессе играет механическое перемешивание металлов и измельчение структуры. При этом диффузионные процессы незначительны. В процессе сварки происходит значительное измельчение зерна как в зоне рекристаллизации, так и в зонах термомеханического и термического влияния. В результате сварки трением с перемешиванием (СТП) алюминия с железом образовалась зона соединения значительного объема с проникновением алюминия в железо на глубину до 2,5 мм. При этом происходит взаимодействие металлов: массоперенос в первую очередь алюминия и последующее образование соединений F₂Al₇, FeAl₂. Результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать данный способ сварки для получения биметаллических соединений разнородных металлов, имеющих различную растворимость элементов в твердом состоянии.

Досліджено структури і властивості біметалевих з'єднань різнорідних металів, отриманих зварюванням тертям з перемішуванням. Досліджено системи з необмеженою (Ni-Cu) і з обмеженою (Cu-Fe) розчинністю, а також з відсутністю розчинності (Al-Fe) компонентів в твердому стані. Зварюванням тертям з перемішуванням були отримані якісні з'єднання з взаємним проникненням одного металу в інший. Основну роль в цьому процесі відіграє механічне перемішування металів і подрібнення структури. При цьому дифузійні процеси незначні. У процесі зварювання відбувається значне подрібнення зерна як в зоні рекристалізації, так і в зонах термомеханічного і термічного впливу. В результаті зварювання тертям з перемішуванням (СТП) алюмінію з залізом утворилася зона з'єднання значного обсягу з проникненням алюмінію в залізо на глибину до 2,5 мм. При цьому відбувається взаємодія металів: масоперенос в першу чергу алюмінію і подальше утворення з'єднань F₂Al₇, FeAl₂. Результати проведених досліджень дозволяють рекомендувати даний спосіб зварювання для отримання біметалевих з'єднань різнорідних металів, що мають різну розчинність елементів у твердому стані.

The structures and properties of bimetallic compounds of dissimilar metals obtained by friction stir welding (FSW) were studied. Systems with unlimited (Ni-Cu) and limited (Cu-Fe) solubility, as well as the absence of solubility (Al-Fe) of the components in the solid state are investigated. By friction stir welding, were obtained qualitative compounds with mutual penetration of one metal into another. The main role in this process is the mechanical mixing of metals and grinding of the structure. The diffusion processes are insignificant. In the process of welding, there is a significant grinding of the grain both in the recrystallization zone and in the zones of thermomechanical and thermal influence. As a result of friction stir welding of aluminum with iron, a zone of considerable volume was formed with penetration of aluminum into iron to a depth of 2.5 mm. In this case, the interaction of metals takes place: mass transfer primarily of aluminum and the subsequent formation of the compounds F₂Al₇, FeAl₂. The results of the conducted investigations allow us to recommend this welding method for obtaining bimetallic compounds of dissimilar metals having different solubility of the elements in the solid state.