младший научный сотрудник лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях
Junior Researcher of Local Metallurgy in Additive Technologies
д.т.н., ведущий научный сотрудник лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях
Cand. Sci. (Eng.), Leading Researcher of Local Metallurgy in Additive Technologies
аспирант, младший научный сотрудник лаборатории структурного дизайна перспективных материалов
postgraduate student, Junior researcher at the Laboratory of Structural Design of Advanced Materials
аспирант, младший научный сотрудник лаборатории структурного дизайна перспективных материалов
postgraduate student, Junior researcher at the Laboratory of Structural Design of Advanced Materials
д.т.н., заведующий лабораторией локальной металлургии в аддитивных технологиях
Dr. Sci. (Eng.), Head of the Laboratory of Local Metallurgy in Additive Technologies
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 результаты свидетельствуют 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 невысоком уровне. 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 и алюминия в соотношении 1 : 1 : 1.
The paper studies the characteristics of structure formation in composite materials with a metal matrix based on Grade2 titanium alloy during friction stir processing with the adding of powder particles of copper, nickel and aluminum. The obtained results indicate a complex and heterogeneous character of plastic flow of metal along the contour of the tool during processing with the adding of powders of different metals and their mixture. During processing, a rather inhomogeneous structure with uneven distribution of powders in the volume of the stir zone is formed. Powder particles react with titanium matrix to form a number of intermetallic phases of different composition. At the same time, homogeneous dispersion of mixtures of powder materials with formation of complex intermetallics was not achieved. In the stirring zone, in the areas enriched with the mixture of added powders, the formation of a heterogeneous mixture of initial powders and intermetallics based on them is observed, without any reaction between them and the titanium matrix. The most enriched hardening particles based on the added powders are located in the sub-shoulder region of the stir zone, its lower part and the advancing side. The retreating side of the stir zone is depleted in the hardening phases. With the processing parameters used, 4 tool passes were not sufficient to ensure a homogeneous distribution of intermetallic phases in the stir zone. Mechanical properties of the samples are at a low level due to the formed inhomogeneities. Plasticity of the obtained composites does not exceed 1.0‒1.5 %. The highest values of the ultimate strength (680 MPa) and yield strength (620 MPa) are characteristic of the most homogeneous in structure samples modified by processing with powder particles of copper, nickel and aluminum in the ratio 1:1:1.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.