Сучасна електрометалургія, 2013, №04



2013 №04 (07)

2013 №04 (01)

---

Современная электрометаллургия, 2013, #4, 60-68 pages

ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ СПОСОБОМ СВАРКИ ТРЕНИЕМ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ

Г.М. Григоренко, Л.И. Адеева, А.Ю. Туник, C.Н. Степанюк, М.А. Полищук, Е.В. Зеленин

Институт электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины. 03680, г. Киев, ул. Боженко, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Abstract
Приведены результаты исследования структуры и свойств биметаллических соединений разнородных металлов, полученных способом сварки трением с перемешиванием (СТП). Исследованы системы с неограниченной растворимостью (NiДCu) и ее отсутствием (AlДFe) в твердом состоянии. В результате СТП меди с никелем получено качественное биметаллическое соединение со взаимным проникновением одного металла в другой на глубину примерно 3 мм. Ведущую роль в процессе СТП играет массоперенос металлов, процессы диффузии незначительны. В полосах массопереноса происходит измельчение структуры вследствие прохождения процессов перекристаллизации. Диффузия меди и никель по границам зерен происходит на глубину до 15 мкм с образованием прослоек твердого раствора этих металлов. В результате 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 Е массоперенос прежде всего алюминия и последующее образование соединений FeAl3, Fe2Al7, FeAl2. Наиболее твердые участки зоны соединения состоят из интерметаллидов в матрице алюминия. Такая структура имеет твердость (2870С 410)МПа, что более чем в 3 раза ниже твердости алюминидов железа. Результаты проведенных исследований структуры и фазового состава позволяют рекомендовать способ СТП для получения биметаллических соединений из металлов как с неограниченной растворимостью, так и без нее в твердом состоянии. Библиогр. 20, табл. 3, ил. 11.


Keywords: сваркой трением с перемешиванием; биметаллы; растворимость в твердой фазе; массоперенос; микроструктура; рентгеноспектральный микроанализ; элементный состав; микротвердость


Received:                18.07.13
Published:               01.11.13


References
1. Pat. 9125978.8 J.В., МПК PCTrGB92. Friction stir butt welding / W.M. Thomas. - Publ. 01.12.91.
2. Вилль В.И. Сварка трением металлов. - Л.: Машиностроение, 1970. - 176 с.
3. Сварка трением: Справочник / В.К. Лебедев, И.А. Черненко, Р. Михальски и др. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. - 236 с.
4. Mishraa R.S., Ma Z.Y. Friction stir welding and processing// Mat. Sci and Engineering. - 2005. - 50. Е Р. 1-78.
5. Эрикссон Л. Г., Ларссон Р. Ротационная сварка трениемЕ научные исследования и новые области применения // Технология машиностроения. - 2003. - № 6. - C.81-84.
6. Людмирский Ю.Г., Котлышев P.P. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов в строительстве // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. - 2010. - № 3. - С. 15-22.
7. Okamura H., Aota K., Ezumi M. Friction stir welding of aluminum alloy and application to structure // J. of Jap. Institute of Light Metals. - 2000. - 50, № 4. - P. 166-172.
8. Arbegast W.J. Friction stir welding. After a decade of development // Welding J. Е 2006. - 85, № 3. - P. 28-35.
9. Watanabe H., Takayama H., Yanagisawa A. Joining of aluminum alloy to steel by friction stir welding // J. of materials proc. technology. - 2006. - 178. - P. 342-349.
10. Influence of friction stir welding parameters on grain size and formability in 5083 aluminum alloy / T. Hirata, T. Oguri, H. Hagino et al. // Materials Sci. and Engineering. - 2007. - A456. - P. 344-349.
11. Interfacial reaction in steel-aluminum joints made by friction stir welding / W.-B. Lee, M. Schmuecker, U.A. Mercardo et al. // Scripta Mater. - 2006. - 55. – 355-358.
12. Microstructure of friction stir welding of aluminium alloy to magnesium alloy / A. Kosta, R.S. Coelho, J. dos Santosb, A.R. Pyzallac // Ibid. - 2000. - 66. - P. 953-956.
13. Kwon Y.J., Shigematsu I., Saito N. Dissimilar friction stir welding between magnesium and aluminium alloys // Materials Letters. - 2008. - 62. - Pd 3827-3829.
14. Effest of friction stir welding parameters on the microstructure and mechanical properties of the dissimilar Al-Сu joints / P. Xue, D.R. Ni, D. Wang et al. // Materials Sci. and Engineering. - 2011. - 528. - P. 4683-4689.
15. Saeida T., Abdollah-Zadehb A., Sazgarib B. Weldability and mechanical properties of dissimilar aluminum-copper lap joints made by friction stir welding // J. of alloys and Compounds. - 2010. - 490. – 652-655.
16. Effect of friction stir welding parameters on the microstructure and mechanical properties of the dissimilar Al-Cu joints / P. Xue, D.R. Ni, D. Wang et al. // Materials Sci. and Engineering A. - 2011. - 528. - P. 4683-4689.
17. Хансен М., Андерко К. Структура двойных сплавов. - М.: Металлургиздат, 1962. - Т. 1; Т. 2. - 1488 с.
18. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди: Справочник / Под ред. Н.Х. Абрикосова. - М.: Наука, 1979. - 248 с.
19. Рабкин Д.Н. Рябов В.Р. Гуревич С.М. Сварка разнородных металлов. - Киев: Техника, 1975. - 206 с.
20. Диаграммы состояния двойных металлических систем. - М.: Машиностроение, 1996-2000. - Т. 1; Т. 2 и Т. 3.