ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ1-0 МЕТОДОМ ФРИКЦИОННОЙ ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ С ВВЕДЕНИЕМ ПОРОШКОВ МЕДИ, НИКЕЛЯ И АЛЮМИНИЯ
DOI:
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2024-2(48)-23-32Ключевые слова:
фрикционная перемешивающая обработка, композиционные материалы, механические свойства, структура, интерметаллиды, твердые растворы, неоднородности строения, формирование дефектовАннотация
Исследованы особенности структурообразования в композиционных материалах с металлической матрицей на основе титанового сплава ВТ1-0 при фрикционной перемешивающей обработке с введением порошковых частиц меди, никеля и алюминия. Полученные результатысвидетельствуют о сложном и неоднороднном характере пластического течения металла по контуру инструмента при обработке с введением порошков различных металлов и их смеси. При обработке образуется достаточно неоднородная структура с неравномерным распределением порошков в объеме зоны перемешивания. Порошковые частицы за счет реакции с титановой матрицей образуют ряд интерметаллидных фаз различного состава. При этом однородного перемешивания смесей порошковых материалов с достижением образования сложных по составу интерметаллидов не было достигнуто. В зоне перемешивания в областях, обогащенных смесью вводимого порошка, наблюдается образование неоднородного материала из исходных порошков и интерметаллидов на их основе без реакции между ними и титановой матрицей. Наиболее обогащенными упрочняющими частицами на основе вводимых порошков являются подплечевая область зоны перемешивания, ее нижняя часть и наступающая сторона. Отступающая сторона зоны перемешивания является обедненной упрочяющими фазами. При использованных параметрах процесса обработки четырех проходов инструментом было недостаточно для обеспечения однородного распределения интерметаллидных фаз в зоне перемешивания. Механические свойства образцов из-за формируемых неоднородностей находятся на невысокомуровне. Пластичность полученных композитов не превышает 1,0 ‒ 1,5 %. Наибольшие пределы прочности (680 МПа) и текучести (620 МПа) характерны для наиболее однородных по структуре образцов, модифицированных при обработке порошковыми частицами меди, никеля иалюминия в соотношении 1 : 1 : 1.
Библиографические ссылки
Mironov S.Yu., Sato Y.S., Kokawa H. Grain Structure Evolution during Friction-Stir Weld-ing. Physical Mesomechanic. 2020;23(1):21–31. EDN: QUSALM;https://doi.org/10.1134/S1029959920010038
Arif M., Malik W., Mir M.A., Ahmad T., Lone N.F., Siddiquee A.N. Green welding. exploring the environmental and health benefits of fric-tion stir welding over conventional welding methods. Bulletin of the Siberian State Industrial University. 2023;1(43):83–88.http://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-1(43)-83-88
Mironov S.Yu. Temperature Distribution with-in the Friction Stir Welding Tool.Physical Me-somechanic. 2023;26(1):33–38.
Jayalakshmi S., Arvind Singh R., Vivek Anand A., Srinivas Rao K., Konovalov S. Microstruc-ture dependence of AL6061 surface composite on tool rotation speed during friction stir pro-cessing. Bulletin of the Siberian State Industri-al University. 2022;3(41):45–55.
Kolubaev E.A., Rubtsov V.E., Chumaevsky A.V., Astafurova E.G. Micro-, Meso-and Macrostructural Design of Bulk Metallic and Polymetallic Materials by Wire-Feed Electron-Beam Additive Manufacturing. Physical Mesomechanic. 2022;25(6):479–491.http://doi.org/10.1134/S1029959922060017
Mashinini P.M., Dinaharan I., Raja J.D., Hat-tingh D.G. Materials Characterization Micro-structure Evolution and Mechanical Characteri-zation of Friction Stir Welded Titanium Alloy Ti–6Al–4V Using Lanthanated Tungsten Tool. Materials Characterisation. 2018;139:328–336.https://doi.org/10.1016/J.MATCHAR.2018.03.020
SeighalaniK.R.,GiviM.K.B.,Nasiri A.M.,Bahemmat P. Investigations on the Effects of the Tool Material, Geometry, and Tilt Angle on Friction Stir Welding of Pure Titanium.Journal of Materials Engineering and Perfor-mance. 2010;19:955–962.http://doi.org/10.1007/s11665-009-9582-8
Du S., Liu H., Gao Y., Hu Y., Zhou L. Effects of Process Parameters on Joint Formation and Tool Wear Behavior in Friction Stir Welded TA5 Al-loy. International Journal of Advanced Manufacturing Technologies. 2022;123:2531–2547. http://doi.org/10.1007/s00170-022-10366-1
CostaA.M.S.,OliveiraJ.P.,Pereira V.F.,Nunes C.A.,Ramirez A.J.Tschiptschin, A.P. Ni-Based Mar-M247 Superalloy as a Friction Stir Processing Tool. Journal of Materials Technologies. 2018;262:605–614.https://doi.org/10.1016/J.JMATPROTEC.2018.07.034
Zykova A.P., Tarasov S.Y., Chumaevskiy A.V., Kolubaev E.A. A review of friction stir processing of structural metallic materials: Process, properties, and methods. Metals. 2020;10(6):772.http://doi.org/10.3390/met10060772
Farias A., Batalha G.F., Prados E.F., Magnabosco R., Delijaicov S. Tool Wear Evaluations in Fric-tion Stir Processing of Commercial Titanium Ti-6Al-4V. Wear.2013;302(1–2):1327–1333.http://doi.org/10.1016/j.wear.2012.10.025
Fall A., Fesharaki M.H., Khodabandeh A.R., Jahazi M. Tool Wear Characteristics and Effect on Microstructure in Ti‒6Al‒4V Friction Stir Welded Joints. Metals.2016;6(11):275.https://doi.org/10.3390/met6110275
ZhangY.,SatoY.S.,KokawaH.,ParkS.H.C.,HiranoS. DuStir zone microstructure of commercial purity titanium friction stir welded us-ing pcBN tool.Materials Science and Engi-neering A. 2008;488:25–30.
Wu L.H., Wang D., Xiao B.L., Ma Z.Y. Tool wear and its effect on microstructure and prop-erties of friction stir processed Ti–6Al–4V. Materials Chemistry and Physics. 2014;146(3):512–522.http://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2014.04.002
DuS.,Liu H.,JiangM.,ZhouL.,Gao F. The Performance of a Co-Based Alloy Tool in the Friction Stir Welding of TA5 Alloy.Wear. 2022;488–489:204180. https://doi.org/10.1016/j.wear.2021.204180
ZykovaA.,VorontsovA.,ChumaevskiiA.,GurianovD.,GusarovaA.,KolubaevE.,Tara-sovS. Structural Evolution of Contact Parts of the Friction Stir Processing Heat-Resistant Nickel Alloy Tool Used for Multi-Pass Pro-cessing of Ti6Al4V/(Cu+Al) System. Wear.2022;488–489:204138.
TarasovS.Y.,RubtsovV.E.,KolubaevE.A. A Proposed Diffusion-Controlled Wear Mechanism of Alloy Steel Friction Stir Welding (FSW) Tools Used on an Aluminum Alloy. Wear. 2014;318(1–2):130–134. https://doi.org/10.1016/j.wear.2014.06.014
Zykova A., Vorontsov A., Chumaevskii A., Gurianov D., Savchenko N., Gusarova A., Kolubaev E., Tarasov S. In Situ Intermetallics-Reinforced Composite Prepared Using Multi-Pass Friction Stir Processing of Copper Powder on a Ti6Al4V Alloy. Materi-als.2022;15(7):2428.EDN: KFFTDE; https://doi.org/10.3390/ma15072428
Mahmoud, E.R.I.; Al-qozaim, A.M.A. Fabrica-tion of In-Situ Al-Cu Intermetallics on Alumi-num Surface by Friction Stir Processing. Ara-bian journal of Science and Engineering. 2016;41:1757–1769.http://doi.org/10.1007/s13369-015-1889-1
Qian J., Li J., Xiong J., Zhang F., Lin X. In situ synthesizing Al3Ni for fabricationof interme-tallic-reinforced aluminum alloy composites by friction stir processing.Materials Science and Engineering: A. 2012;550:279–285.https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.04.070
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Анастасия Владимировна Гусарова, Андрей Валерьевич Чумаевский, Александр Олегович Панфилов, Евгений Олегович Княжев, Евгений Александрович Колубаев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
