Автоматичне зварювання, 2021, №06



2021 №06 (03)

DOI of Article 10.37434/as2021.06.04

2021 №06 (05)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 6, 2021, с. 29-34

Структура зварних з’єднань багатокомпонентного високоентропійного сплаву системи Nb–Cr–Ti–Al–Zr, одержаних лазерним зварюванням

В.Д. Шелягін¹, А.В. Бернацький¹, О.В. Сіора¹, В.І. Бондарєва¹, М.П. Бродніковський²

¹ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
²Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України. 03142, м. Київ, вул. Кржижановського, 3

В роботі авторами досліджено проблеми одержання способом лазерного зварювання з’єднань з високоентропійного сплаву системи Nb–Cr–Ti–Al–Zr. Представлені результати диференціального термічного аналізу вихідного матеріалу. Проаналізовано результати рентгенофазового аналізу сплаву. Зроблено висновок про існування в сплаві ОЦК твердого розчину на основі ніобію та твердого розчину на основі інтерметаліду ZrCr2, а також існування в сплаві двох твердих розчинів на основі ніобію з різним хімічним складом. Проведено аналіз впливу швидкості кристалізації сплаву на його мікроструктуру. Показано, що співвідношення кількості дендритів і евтектики може змінюватися в залежності від швидкості охолодження. Отримані результати досліджень по формуванню дендритної структури були в подальшому використані при відпрацюванні режимів зварювання лазерним випромінюванням. В даній роботі авторами досліджено вплив на формування мікроструктури швів таких параметрів, як потужність випромінювання та швидкість лазерного зварювання. Досліджено механічні властивості стикових з’єднань на одновісний статичний розтяг. Встановлено, що на ослаблення матеріалу, що призводить до руйнування, впливає особливість розподілу залишкових термічних напружень, що визначається режимом підведення і відведення тепла в процесі зварювання. Показано, що утворення більшості дефектів пов’язано з особливістю нерівноважної кристалізації багатокомпонентних високоентропійних жароміцних сплавів. Для запобігання їх утворення доцільними є заходи з оптимізації технологічних параметрів, спрямовані на збільшення швидкості охолодження розплаву, з метою одержання більш рівноважної структури. Бібліогр. 15, рис. 5.
Ключові слова: багатокомпонентний високоентропійний сплав, лазерне зварювання, стикові з’єднання, структура, механічні властивості, дефекти


Надійшла до редакції 21.04.2021

Список літератури

1. Boyer, R.R., Cotton, J.D., Mohaghegh, M., Schafrik, R.E. (2015). Materials considerations for aerospace applications. MRS Bulletin, 40, 12, 1055–1066. DOI: https://doi.org/10.1557/mrs.2015.278
2. Sanin, V.N., Ikornikov, D.M., Andreev, D.E. et al. (2017). Synthesis of Cast High Entropy Alloys with a Low Specific Gravity by Centrifugal Metallothermic SHS-Methods. Advanced Materials and Technologies, 3, 24–33. DOI: https://doi.org/10.17277/amt.2017.03.pp.024-033
3. Küpper, D., Heising, W., Corman, G. et al. (2017). Get ready for industrialized additive manufacturing. DigitalBCG, Boston Consulting Group. https://www.bcg.com/publications/2017/ lean-manufacturing-industry-4.0-get-ready-for-industrialized-additive-manufacturing
4. George, E.P., Raabe, D., Ritchie, R.O. (2019). High-entropy alloys. Nature Reviews Materials, 4, 8, 515–534. DOI: https://doi.org/10.1038/s41578-019-0121-4
5. Senkov, O.N., Miracle, D.B., Chaput, K.J., Couzinie, J.P. (2018). Development and exploration of refractory high entropy alloys – A review. Journal of materials research, 33, 19, 3092–3128. DOI: https://doi.org/10.1557/jmr.2018.153
6. Zhang, W., Liaw, P. K., Zhang, Y. (2018). Science and technology in high-entropy alloys. Science China Materials, 61, 1, 2–22. DOI: https://doi.org/10.1007/s40843-017-9195-8
7. Chang, X., Zeng, M., Liu, K., Fu, L. (2020). Phase Engineering of High-Entropy Alloys. Advanced Materials, 32, 14, 1907226. DOI: https://doi.org/10.1002/adma.201907226
8. Yan, X., Zhang, Y. (2020). Functional properties and promising applications of high entropy alloys. Scripta Materialia, 187, 188–193. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.06.017
9. George, E.P., Curtin, W.A., Tasan, C.C. (2020). High entropy alloys: A focused review of mechanical properties and deformation mechanisms. Acta Materialia, 188, 435–474. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2019.12.015
10. Senkov, O.N., Wilks, G.B., Scott, J.M., Miracle, D.B. (2011). Mechanical properties of Nb25Mo25Ta25W25 and V20Nb20Mo20Ta20W20 refractory high entropy alloys. Intermetallics, 19, 5, 698–706. DOI: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2011.01.004
11. Brodnikovsky, N.P., Kulakov, A.S., Krapivka, N.A. et al. (2016). Electron Microscopy and Strength of Materials, 22, 20–30. http://www.materials.kiev.ua/publications/EMMM/2016/4.pdf
12. Zhao, Y.Y., Lei, Z.F., Lu, Z.P. et al. (2019). A simplified model connecting lattice distortion with friction stress of Nbbased equiatomic high-entropy alloys. Materials Research Letters, 7, 8, 340–346. DOI: https://doi.org/10.1080/21663831.2019.1610105
13. Panina E., Yurchenko N., Zherebtsov S. et al. (2019). Laser beam welding of a low density refractory high entropy alloy. Metals, 9, 12, 1351. DOI: https://doi.org/10.3390/met9121351
14. Lopes, J.G., Oliveira, J.P. (2020). A short review on welding and joining of high entropy alloys. Metals, 10, 2, 212. DOI: https://doi.org/10.3390/met10020212
15. Kang, B., Lee, J., Ryu, H.J., Hong, S.H. (2018). Ultrahigh strength WNbMoTaV high-entropy alloys with fine grain structure fabricated by powder metallurgical process. Materials Science and Engineering: A, 712, 616–624. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.12.021

---

Реклама в цьому номері:

---