vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2025-3(53)-27-33vsgiu-718Research ArticleРаздел 1. Физика конденсированного состоянияSection 1. Condensed Matter PhysicsРАЗВИТИЕ ЛОКАЛИЗОВАННОЙ ДЕФОРМАЦИИ В АЛЮМИНИЕВО-МАГНИЕВОМ СПЛАВЕ СО СВАРНЫМ ШВОМFEATURES OF LOCALIZED DEFORMATION IN ALUMINUM-MAGNESIUM ALLOY WITH WELDED SEAMhttps://orcid.org/0000-0003-0068-2542ОрловаДина ВладимировнаOrlovaDina V.

к.ф.-м.н., научный сотрудник лаборатории физики прочности

Cand. Sci. (Phys.-math.), Researcher of the Laboratory of Strength Physics, Institute of Strength Physics and Materials Science

dvo@ispms.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6464-6159ГорбатенкоВадим ВладимировичGorbatenkoVadim V.

к.ф.-м.н., старший научный сотрудник лаборатории физики прочности

Cand. Sci. (Phys.-math.), Senior Researcher of the Laboratory of Strength Physics

gvv@ispms.ruhttps://orcid.org/0009-0005-2203-7351НемлиенкоТимур СергеевичNemlienkoTimur S.

студент, инженер-исследователь лаборатории физики прочности

student, research engineer of the Laboratory of Strength Physics

tsn4@tpu.ruhttps://orcid.org/0009-0009-9901-9089СороковНиколай НиколаевичSorokovNikolay N.

студент, лаборант-исследователь лаборатории физики прочности

student, laboratory research assistant of the Laboratory of Strength Physics

sorokov105@gmail.comИнститут физики прочности и материаловедения СО РАНРоссияSiberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут физики прочности и материаловедения СО РАН Russian FederationInstitute of Strength Physics and Materials Science; Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут физики прочности и материаловедения СО РАНRussian FederationInstitute of Strength Physics and Materials Science; Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202530092025032733Copyright © Орлова Д., Горбатенко В., Немлиенко Т., Сороков Н., 20252025Орлова Д., Горбатенко В., Немлиенко Т., Сороков Н.Orlova D., Gorbatenko V., Nemlienko T., Sorokov N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/718

Создание соединений одно- и разнородных металлов является одним из приоритетных направлений в области получения специальных конструкционных материалов с уникальным сочетанием свойств. Помимо технологий получения неразъемных соединений металлов и сплавов, обладающих ограниченной свариваемостью, активно развиваются технологии аддитивного производства изделий с применением электронного пучка. В связи с развитием новых производственных процессов встает вопрос о влиянии структурно-фазовой неоднородности многослойных материалов на деформационное поведение. В частности, важной научной проблемой является влияние сформированной структурно-фазовой границы раздела в материале на процесс пластической деформации. Исследована кинетика фронтов деформации в алюминиево-магниевом сплаве со структурной неоднородностью в виде шва, полученного сваркой трением с перемешиванием. Установлено, что на кривой деформации в образцах в исходном состоянии и после термической обработки реализуется прерывистое пластическое течение. На кривой деформации в отожженных образцах появляется площадка текучести. При деформировании отожженных образцов область шва разделяет образец на участки основного металла, где происходит деформация Людерса, и зону перемешивания, где не происходит локализации деформации на участке текучести. На стадии прерывистого пластического течения процесс деформации в обоих состояниях происходит локализованно путем зарождения и периодического распространения фронтов деформации по всей рабочей площади образца. Кинетику фронтов можно описать в рамках автоволновой концепции пластической деформации аналогично однородным материалам.

Welding technologies for layer composite are among the research priorities for the development of special structural materials with unique property combinations. A novel technology for producing permanent joints of metals and alloys with limited weldability is electron beam additive manufacturing. The development of new production processes requires the study of the effect of structural and phase heterogeneity in multilayer materials on their deformation behavior. An important scientific topic in this regard is the influence of the formed interface in the material on the process of plastic deformation. The kinetics of deformation fronts in an aluminum-magnesium alloy with structural inhomogeneity in the form of a weld seam obtained by friction stir welding is investigated. It is found that intermittent plastic flow is realized on the deformation curve in the samples in the initial state and after heat treatment. In addition, a yield plateau appears on the deformation curve in the annealed samples. During deformation of the annealed samples, the weld area divides the sample into sections of the base metal, where the Luders deformation occurs, and a stir zone, where localization of deformation in the yield plateau section does not occur. At the stage of intermittent plastic flow, the deformation process in both states occurs in a localized manner by nucleation and periodic propagation of deformation fronts over the entire working area of the sample. The kinetics of the fronts can be described within the framework of the autowave concept of plastic deformation similarly to homogeneous materials.

автоволныдинамическое старениесварка трением с перемешиваниемцифровая корреляция изображенийautowavesdynamic strain agingfriction stir weldingdigital image correlationReferencesШибков А.А., Золотов А.Е., Михлик Д.В., Желтов М.А., Шуклинов А.В., Аверков В.А., Денисов А.А. Кинетика и морфология полос деформации на начальной стадии потери устойчивости пластического течения сплава АМг6. Деформация и разрушение материалов. 2009;8:23–30.Shibkov A.A., Zolotov A.E., Mikhlik D.V., Zheltov M.A., Shuklinov A.V., Averkov V.A., Denisov A.A. Kinetics and morphology of deformation bands at the initial stage of loss of plastic flow sta-bility of AMg6 alloy. Deformatsiya i razrusheniye materialov. 2009;8:23–30. (In Russ.).Панин В.Е., Дерюгин Е.Е. Мезомеханика формирования полосовых структур на мезо- и макромасштабных уровнях. Физика металлов и металловедение. 2003;6:1–15.Panin V.E., Deryugin E.E. Mesomechanics of formation of band structures at meso- and macroscale levels. Fizika metallov i metallurgiya. 2003;6:1–15. (In Russ.).Benallal A., Berstad T., Børvik T., Hopperstad O.S., Koutiri I., Nogueira de Codes R. An experi-mental and numerical investigation of the behaviour of AA5083 aluminium alloy in presence of the Portevin–Le Chatelier effect. International Journal of Plasticity. 2008;24:1916–1945. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2008.03.008Benallal A., Berstad T., Børvik T., Hopperstad O.S., Koutiri I., Nogueira de Codes R. An experimental and numerical investigation of the behaviour of AA5083 aluminium alloy in the presence of the Portevin-Le Chatelier effect. International Journal of Plasticity. 2008;24:1916–1945. https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2008.03.008Трусов П.В., Чечулина Е.А. Прерывистая текучесть: физические механизмы, экспериментальные данные, макрофеноменологические модели. Вестник ПНИПУ. 2014;3:186‒232. https://doi.org/10.15593/perm.mech/2014.3.10Trusov P.V., Chechulina E.A. Intermittent yielding: physical mechanisms, experimental data, macrophenomenological models. Vestnik PNIPU. 2014;3:186–232. (In Russ.). https://doi.org/10.15593/perm.mech/2014.3.10Зуев Л.Б., Хон Ю.А., Горбатенко В.В. Фи-зика неоднородного пластического тече-ния. Москва: Физматлит, 2024:320.Zuev L.B., Khon Yu.A., Gorbatenko V.V. Physics of Inhomogeneous Plastic Flow. Moscow: Fizmatlit, 2024:320. (In Russ.).Zuev L. B., Barannikova S. A., Danilov V. I., Gorbatenko V. V. Plasticity: from Crystal Lattice to Macroscopic Phenomena. Progress in Physics of Metals. 2021;22:3–57. https://doi.org/10.15407/ufm.22.01.003Zuev L.B., Barannikova S. A., Danilov V. I., Gorbatenko V.V. Plasticity: from Crystal Lattice to Macroscopic Phenomena. Progress v fizike metallov. 2021;22:3–57. (In Russ.). https://doi.org/10.15407/ufm.22.01.003Зуев Л.Б. Автоволновая пластичность. Локализация и коллективные моды. Москва: Физматлит, 2018:208.Zuev L.B. Autowave Plasticity. Localization and Collective Modes. Moscow: Fizmatlit, 2018:208. (In Russ.).Danilov V.I., Orlova D.V., Gorbatenko V.V., Danilova L.V. Effect of temperature on the kinetics of localized plasticity autowaves in Lüders deformation. Metals. 2023;13:773. https://doi.org/10.3390/met13040773Danilov V.I., Orlova D.V., Gorbatenko V.V., Danilova L.V. Effect of temperature on the kinetics of localized plasticity autowaves in Lüders deformation. Metals. 2023;13:773. https://doi.org/10.3390/met13040773Danilov V.I., Zuev L.B., Gorbatenko V.V., Orlova D.V., Danilova L.V. Autowave description of the Lüders and Portevin-Le Chatelier phenomena Rus-sian Physics Journal. 2022;65(7):1411‒1418. https://doi.org/10.1007/s11182-023-02784-9Danilov V.I., Zuev L.B., Gorbatenko V.V., Orlova D.V., Danilova L.V. Autowave description of the Lüders and Portevin-Le Chatelier phenomena. Rus-sian Physics Journal. 2022;65(7):1411‒1418. https://doi.org/10.1007/s11182-023-02784-9Гусарова А.В., Рубцов В.Е., Колубаев Е.А., Бакшаев В.А., Никитин Ю.В. Влияние направления проката АМг5 на микроструктуру и свойства сварных соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием. Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2020;22(4):124–136. https://doi.org/10.17212/1994-6309-2020-22.4-124-136Gusarova A.V., Rubtsov V.E., Kolubaev E.A., Bakshaev V.A., Nikitin Yu.V. Influence of the rolling direction of AMg5 on the microstructure and properties of welded joints obtained by friction stir welding. Metalloobrabotka (tekhnologiya, oborudovaniye, instrument). 2020;22(4):124–136. (In Russ.). https://doi.org/10.17212/1994-6309-2020-22.4-124-136Калиненко А.А., Миронов С.Ю., Высоцкий И.В., Малафеев С.С. Влияние режима сварки трением с перемешиванием на термическую стабильность сплава АД33. Frontier Materials and Technologies. 2022;1:31–39. https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-31-39Kalinenko A.A., Mironov S.Yu., Vysotsky I.V., Malafeev S.S. Influence of the friction stir welding mode on the thermal stability of the AD33 alloy. Frontier Materials and Technologies. 2022;1:31–39.Tarasov S.Y., Rubtsov V.E., Kolubaev E.A. A proposed diffusion-controlled wear mechanism of alloy steel friction stir welding (FSW) tools used on an aluminum alloy. Wear. 2014;318:130–134. https://doi.org/10.1016/j.wear.2014.06.014https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-31-39Kumar K., Kailas Satish V. The role of friction stir welding tool on material flow and weld formation. Materials Science and Engineering: A. 2008;485(1-2):367‒374.Tarasov S.Y., Rubtsov V.E., Kolubaev E.A. A pro-posed diffusion-controlled wear mechanism of alloy steel friction stir welding (FSW) tools used on an aluminum alloy. Wear. 2014;318:130–134. https://doi.org/10.1016/j.wear.2014.06.014https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.08.013Kumar K., Kailas Satish V. The role of friction stir welding tool on material flow and weld formation. Materials Science and Engineering: A. 2008;485(1-2):367‒374.Mishra R.S., Ma Z.Y. Friction Stir Welding and Processing. Materials Science and Engi-neering: Reports. 2005;50:1–78.https://doi.org/10.1016/j.msea.2007.08.013https://doi.org/10.1016/j.mser.2005.07.001Mishra R.S., Ma Z.Y. Friction Stir Welding and Processing. Materials Science and Engi-neering: Reports. 2005;50:1–78.Jacquina D., Guillemot G. A review of microstructural changes occurring during FSW in aluminium alloys and their modelling. Journal of Materials Processing Technology. 2021;288:16706. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2020.116706https://doi.org/10.1016/j.mser.2005.07.001Rigney D.A Transfer, mixing and associated chemi-cal and mechanical processes during the sliding of ductile materials. Wear. 2000;245(1-2):1‒9. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(00)00460-9Jacquina D., Guillemot G. A review of microstructural changes occurring during FSW in aluminum alloys and their modeling. Journal of Materials Processing Technology. 2021;288:16706. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2020.116706Sutton M.A., Orteu J.-J., Schreier H.W. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements-Basic Concepts, Theory and Applications. Berlin: Springer; 2009:317. https://doi.org/10.1007/978-0-387-78747-3Rigney D.A Transfer, mixing and associated chem-ical and mechanical processes during the sliding of ductile materials. Wear. 2000;245(1-2):1‒9. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(00)00460-9Zuev L.B., Gorbatenko V.V., Pavlichev K.V. Elaboration of speckle photography techniques for plastic flow analyses. Measurement Science and Technology. 2010;21(5):054014. https://doi.org/10.1088/0957-0233/21/5/054014Sutton M.A., Orteu J.-J., Schreier H.W. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements-Basic Concepts, Theory and Applications. Berlin: Springer; 2009:317. https://doi.org/10.1007/978-0-387-78747-3Данилов В.И., Смирнов А.Н., Горбатенко В.В., Орлова Д.В., Данилова Л.В. Деформация Людерса в сварных соединениях. Известия вузов. Черная металлургия. 2018;61(2):128‒134.Zuev L.B., Gorbatenko V.V., Pavlichev K.V. Elaboration of speckle photography techniques for plastic flow analyses. Measurement Science and Technology. 2010;21(5):054014. https://doi.org/10.1088/0957-0233/21/5/054014McCormick P.G. A Model for the Portevin-Le Chatelier Efffect in Substitutional Alloys. Acta Metallurgica. 1972;20(3):351‒354.Danilov V.I., Smirnov A.N., Gorbatenko V.V., Orlova D.V., Danilova L.V. Luders deformation in welded joints. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya. 2018;61(2):128‒134. (In Russ.).https://doi.org/10.1016/0001-6160(72)90028-4McCormick P.G. A Model for the Portevin- Le Chatelier Efffect in Substitutional Alloys. Acta Metallurgica. 1972;20(3):351‒354.https://doi.org/10.1016/0001-6160(72)90028-4https://doi.org/10.1016/0001-6160(72)90028-4

The authors declare that there are no conflicts of interest present.