В новосибирском Академгородке ученые впервые получили сварной шов с таким же пределом прочности, как у основного материала

НОВОСИБИРСК. Специалисты Института теоретической и прикладной механики (ИТПМ СО РАН), Института химии твердого тела и механохимии и Института ядерной физики (ИЯФ СО РАН) впервые получили сварной шов с таким же пределом прочности, как у основного материала.

Отмечается, что у самых современных алюминий-литиевых сплавов, например, у сплава В-1469, разработанного во Всероссийском научно-исследовательском институте авиационных материалов, предел прочности равен 550 мегапаскалей (МПа). При этом необходимо, чтобы прочностный уровень сварного шва был равен прочностному уровню сплава на 100 процентов, и только в этом случае можно говорить о внедрении метода в практику.

«Специалисты Сибирского отделения РАН впервые в мире применили синхротронное излучение в режиме реального времени на каждом этапе лазерной сварки и начали изучать процессы образования тех или иных структурных состояний, причин их трансформаций и переходов. Исследования были проведены в ЦКП «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» (ЦКП СЦСТИ) ИЯФ СО РАН», — говорится в сообщении.

Ученые подобрали температурные режимы лазерной сварки таким образом, чтобы упрочняющие добавки (например, медь) не вытеснялись из сплава, а упрочняющая фаза (структурное состояние, отвечающее за прочность сплава) была распределена по объему шва, а не концентрировалась на так называемых дендритах — структурах, образующихся при остывании металла и делающих его хрупким.

Применив методы посттермообработки, специалистам удалось вернуть нужное фазовое состояние и получить прочный сварной шов.

«При этом, мы сумели сохранить прочность и самого сплава. При помощи термообработки мы добились перераспределения упрочняющей фазы и получили предел прочности 550 Мпа», — говорит заведующий лабораторией лазерных технологий ИТПМ Александр Маликов.

Лазерная сварка, в отличие от классических способов, обладает уникальным свойством — кинжальным проплавлением. Благодаря применению наночастиц специальной керамики, которые перемешиваются с материалом в расплаве и становятся центрами кристаллизации, удается избежать образования длинных кристаллов-дендритов, и прочность соединения увеличивается в несколько раз. В авиастроении этот метод в перспективе позволит перейти от клепаных соединений к сварным, что сделает самолет легче и дешевле в производстве и эксплуатации.

ЦКП «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» создан на базе лабораторий ИЯФ и имеет статус открытой лаборатории, в деятельности которой могут принимать участие российские и зарубежные организации и ученые. Основой для деятельности Центра являются накопители электронов/позитронов ВЭПП-3 и ВЭПП-4М — источники синхротронного излучения, и Новосибирский лазер на свободных электронах — источник терагерцового излучения.

Поделиться