Структура та механічні властивості зварних з’єднань сплавів системи Al―Cr―Fe―Ti, що містять квазікристалічну фазу

Анотація

Досліджено можливість зварювання смуг зі сплаву Al₉₄Fe_2.5Cr_2.5Ti, який зміцнено метастабільними наноквазікристалічними частинками, методом тертя з перемішуванням. Смуги зі сплаву Al₉₄Fe_2.5Cr_2.5Ti виготовлено без спікання шляхом екструзії водорозпилених порошків в попередньо вакуумованих і герметичних капсулах. Методами просвічувальної електронної мікроскапіі і рентгеноструктурного аналізу встановлено, що структура цих смуг має нанорозмірні зерна алюмінієвої матриці, яка зміцнена наноквазікристалічними частинками. Виконано зварювання отриманих смуг методом тертя з перемішуванням. Досліджено структуру та механічні властивості зварного з’єднання. Встановлено, що в процесі зварювання тертям з перемішуванням наноквазікристалічного алюмінієвого сплаву Al₉₄Fe_2.5Cr_2.5Ti в шві формується рівномірна суміш зерен матриці з частинками квазікристалів. Показано, що в зоні термомеханічного впливу на границі сполучення шва з основним матеріалом в процесі зварювання відбувається переорієнтація напрямків волокон смуги завдяки пластичній деформації, яка зумовлена обертовим і поступальним переміщеннями інструмента для зварювання тертям. Твердість вихідного матеріалу смуги і зони шва після застосованих режимів зварювання практично не відрізняється. Крім того, за рахунок формування більш рівномірної структури твердість шва є трохи вищою. Міцність зварного з’єднання за кімнатної температури становить 370 МПа, а за температури випробування 300 °С ― 170 МПа. Руйнування зварного з’єднання за кімнатної температури відбувається по перехідній зоні і частково по зоні шва, а за температури 300 °С ― по зоні шва. Показано, що зварювання методом тертя з перемішуванням є перспективним для отримання зварних конструкцій із сплавів алюмінію, який зміцнено нанорозмірними метастабільними частинками квазікристалів, оскільки дозволяє зберегти в шві квазікристалічну структуру цих частинок. Повний текст