| 2026 №04 (01) |
DOI of Article 10.37434/as2026.04.02 |
2026 №04 (03) |
Журнал «Автоматичне зварювання», № 4, 2026, с. 14-23
Вплив режимів контактного стикового зварювання опором на формування різнорідних з’єднань жароміцних нікелевих сплавів
І.В. Зяхор
, А.М. Левчук, А.О. Наконечний, Ю.А. Шило, М.С. Завертанний, К.В. Гущин, В.В. Кольцов
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11.
Е-mail: zyakhor2@ukr.net
Актуальною проблемою при виготовленні зварних компонентів авіаційних двигунів є розроблення ефективних технологій твердофазного з’єднання жароміцних нікелевих сплавів (ЖНС). У роботі досліджували особливості формування різнорідних з’єднань у процесі контактного стикового зварювання (КСЗ) сплавів марок ВЖЛ12У і ЕІ698ВД, які використовують вітчизняні виробники авіаційних газотурбінних двигунів. Досліджували мікроструктуру з’єднань, отриманих КСЗ за різних значень технологічних параметрів та одно- й двоступеневої циклограми прикладання тиску, зокрема з використанням проміжного елемента (ПЕ) у вигляді фольги ніхрому Х20Н80. Встановлено, що під час КСЗ головною проблемою є забезпечення рівномірного за перерізом і локалізованого по довжині тепловиділення в зоні контакту заготовок, що зумовлено специфічною температурною залежністю теплофізичних властивостей ЖНС. Збільшення температури металу в зоні контакту супроводжується зменшенням його питомого електричного опору, що пов’язано з розчиненням γʹ-фази в процесі нагрівання. Для мікроструктури з’єднань сплавів ВЖЛ12У і ЕІ698ВД, отриманих КСЗ, характерним є наявність литого ядра з дендритною мікроструктурою та дефектів типу «непровар» у периферійній частині перерізу заготовок. Використання ПЕ та збільшення інтенсивності деформаційного впливу на стадії осадки забезпечують локалізацію контактного нагрівання та витіснення розплавленого металу за межі перерізу заготовок. Формування бездефектного з’єднання по всьому перерізу заготовок забезпечувалось за рахунок кристалізації спільного для обох сплавів литого ядра в умовах інтенсивної пластичної деформації під час осадки заготовок. Дослідженнями морфології зміцнювальної γʹ-фази у зоні часткового розплавлення встановлено, що короткочасне нагрівання до температури, яка значно перевищує значення Тсольвус, не призводить до розчинення γʹ-фази в нерозплавлених зернах сплаву ВЖЛ12У. Зіставлення отриманих результатів із даними щодо повного розчинення частинок γʹ-фази під час зварювання тертям сплавів ВЖЛ12У і ЕІ698ВД свідчить про значну роль пластичної деформації у формуванні фазового складу зварних з’єднань ЖНС. Бібліогр. 26, табл. 2, рис. 8.
Keywords: жароміцні нікелеві сплави, стикове зварювання тиском, контактне стикове зварювання, проміжний елемент, зварне з’єднання, мікроструктура, дендритна мікроструктура, γʹ-фаза, мікротвердість
Отримано 22.06.2026
Отримано у переглянутому вигляді 10.07.2026
Підписано до друку 20.07.2026
Оприлюднено 24.07.2026
Список літератури
1. Reed, R.C. (2008) The superalloys: Fundamentals and applications. New York, Cambridge University Press.2. Das, N. (2010) Advances in nickel-based cast superalloys. Transact. of the Indian Institute of Metals, 63, 265–274. DOI: https://doi.org/10.1007/s12666-010-0036-7
3. Henderson, M.B., Arrell, D., Hoebel, M., Larsson, R., Marchant, G. (2004) Nickel-based superalloy welding practices for industrial gas turbine applications. Sci. and Technology of Welding and Joining, 9(1), 13–21. DOI: https://doi.org/10.1179/136217104225017099
4. Caron, J.L., Sowards, J.W. (2014) Weldability of nickel-base alloys. In book: Comprehensive Materials Processing. Elsevier, 151–179. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-096532-1.00615-4
5. Preuss, M., Threadgill, P. (2010) Solid state welding of aeroengine materials. Encyclopedia of aerospace engineering (Ed. by R. Blockley, W. Shyy). DOI: https://doi.org/10.1002/9780470686652.eae222
6. Raab, U., Levin, S., Wagner, L., Heinze C. (2015) Orbital friction welding as an alternative process for blisk manufacturing. J. of Materials Processing Technology, 215, 189–192. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.06.019
7. Ajay, V., Babu, N.K., Ashfaq, M. et al. (2021) A review on rotary and linear friction welding of inconel alloys. Trans. Indian. Inst. Met., 74, 2583–2598. DOI: https://doi.org/10.1007/s12666-021-02345-z
8. Wang, F.F., Li, W.Y., Li, J.L., Vairis, A. (2014) Process parameter analysis of inertia friction welding nickel-based superalloy. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 71, 1909–1918. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-013-5569-6
9. Tra, T.H., Sakaguchi, M. (2016) High cycle fatigue behavior of the IN718/M247 hybrid element fabricated by friction welding at elevated temperatures. J. of Sci.: Advanced Materials and Devices, 1(4), 501–506. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2016.08.009
10. Taysom, B.S., Sorensen, C.D., Nelson, T.W. (2021) Strength in rotary friction welding of five dissimilar nickel-based superalloys. Welding J., 100(9), 302S–308S. DOI: https://doi.org/10.29391/2021.100.027
11. Tabaie, S., Rezai-Aria, F., Flipo, B., Jahazi, M. (2021) Grain size and misorientation evolution in linear friction welding of additively manufactured IN718 to forged superalloy AD730. Materials Characterization, 171, 1–13. DOI: https://doi. org/10.1016/j.matchar.2020.110766
12. Tabaie, S., Rézaï-Aria, F., Flipo, B.C.D., Jahazi, M. (2022) Dissimilar linear friction welding of selective laser melted Inconel 718 to forged Ni-based superalloy AD730™: Evolution of strengthening phases. J. of Mater. Sci. & Technology, 96, 248–261. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.03.086
13. Zhu, X., Xu, P., Liang, Y., Wei, Z., Liang, Yu (2018) Flash butt weldability of Inconel 718 alloy. J. of Mater. Proces. Technol., 258, 326–333. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2018.04.011
14. Zhou, L., Xu, P., Lin, T. et al. (2022) Outstanding ductility of flash-butt welded Inconel 718 joints after post-weld heat treatment. Mater. Sci. and Engineering: A, 843, 143132. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2022.143132
15. Zhou, L., Lin, T., Xu P. et al. (2024) Grain gradient in the heat-affected zone acquires an advancement in the ductility of flash-butt welded IN718 alloy. J. of Mater. Research and Technol., 33, 4938–4951. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.10.100
16. Xiong, J., Yuan, L., Zhu, Yu., Zhang, H., Li, J. (2019) Diffusion bonding of nickel-based superalloy GH4099 with pure nickel interlayer. J. of Mater. Sci., 54, 6552–6564. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-018-03274-x
17. Петрушинець Л.В., Фальченко Ю.В., Устінов А.І. та ін. (2017) Дифузійне зварювання у вакуумі жароміцного сплаву на Ni основі. Технічні науки та технології, 3(9), 63–71. DOI: https://doi.org/10.25140/2411-5363-2017-3(9)-63-71
18. Davies, H., Marchisio, S., Reeks, W. (2020) A review: Interlayer joining of nickel base alloys. J. of Advanced Joining Processes, 2, 100030. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jajp.2020.100030
19. Kuchuk-Yatsenko, V.S., Shvets, V.I., Sakhatsky, A.G., Nakonechny, A.A. (2009) Features of resistance welding of titanium aluminides using nanolayered aluminium-titanium foils. The Paton Welding J., 3, 11–14.
20. Kuchuk-Yatsenko, S.I., Zyakhor, I.V., Chernobaj, S.V. et al. (2015) Structure of γ-TiAl joints in resistance butt welding with application of interlayers. The Paton Welding J., 9, 5–12. DOI: https://doi.org/10.15407/tpwj2015.09.01
21. Kuchuk-Yatsenko, S.I., Zyakhor, I.V., Nakonechny, A.A. et al. (2018) Resistance butt welding of titanium aluminide γ-TiAl with VT5 alloy. The Paton Welding J., 9, 2–6. DOI: https://doi.org/10.15407/tpwj2018.09.01
22. Hushchyn, K.V., Zyakhor, I.V., Samotryasov, S.M. et al. (2022) Features of resistance preheating at flash-butt welding of thickwalled parts from aluminium alloys. The Paton Welding J., 10, 18–24. DOI: https://doi.org/10.37434/tpwj2022.10.03
23. Патон Б.Е., Строганов Г.Б., Кишкин С. Т. и др. (1987) Жаропрочность литейных никелевых сплавов и защита их от окисления. Киев, Наукова думка.
24. Кишкин С.Т., Строганов Г.Б., Логунов А.В. (1987) Литейние жаропрочние сплави никелевой основе. М., Машиностроение.
25. Зяхор І.В., Завертанний М.С., Левчук А.М., Капітанчук Л.М. (2020) Особливості формування з`єднань різнойменних жароміцних нікелевих сплавів при зварюванні тертям. Автоматичне зварювання, 8, 38–44. DOI: https://doi.org/10.37434/as2020.08.06
26. Зяхор І.В., Левчук А.М. (2026) Мікроструктура і фазовий склад з’єднань ливарного і кованого жароміцних нікелевих сплавів при зварюванні тертям. Сучасна електрометалургія, 1, 53–63. DOI: https://doi.org/10.37434/sem2026.01.07
Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.