Закономерности течения материала по контуру инструмента и стабильность механических свойств материала зоны перемешивания при СТП образцов сплава АМг5 больших толщин

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Обработка и сварка трением с перемешиванием являются практически идентичными процессами интенсивной пластической деформации в условиях повышенной температуры. Различаются технологии в основном целью использования: формирование упрочненного поверхностного слоя или получение неразъемного соединения. Однако известно, что как при сварке, так и при обработке трением с перемешиванием заготовок больших толщин возникают температурные градиенты. В результате происходит изменение условий адгезионного взаимодействия, пластического течения материала и формирования зоны перемешивания по сравнению с тонколистовыми заготовками с принципиально отличными показателями отвода тепла. В связи с этим целью работы является определение закономерностей организации структуры и стабильности механических свойств в различных направлениях в материале заготовки из алюминиево-магниевого сплава толщиной 35 мм, полученном методом сварки/обработки трением с перемешиванием. Методика исследований. Описаны техника и режимы сварки, обработки трением с перемешиванием заготовок сплава АМг5 толщиной 35 мм. Приведены данные по используемому для исследований оборудованию для механических испытаний и структурных исследований. Результаты и обсуждение. Полученные данные свидетельствуют о превышении механических свойств материала зоны обработки над механическими свойствами материала основного металла во всех направлениях относительно направления обработки. Неоднородности структуры материала после обработки/сварки трением с перемешиванием образцов больших толщин не оказывают определяющего влияния на свойства материала зоны перемешивания. При этом четкой корреляции между значениями прочностных показателей и направлением приложения усилия не выявляется, как не обнаруживается существенного отличия механических свойств от расположения образцов внутри зоны перемешивания. Средние значения предела прочности в вертикальном, поперечном и продольном направлении составляют 302, 295 и 303 МПа, предела текучести – 155, 153 и 152 МПа, относительного удлинения после разрыва 27,2, 27,5, 28,7 % соответственно.

Об авторах

Т. А. Калашникова

Email: gelombang@ispms.tsc.ru
Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, gelombang@ispms.tsc.ru

В. А. Белобородов

Email: vabel@ispms.ru
ИФПМ СО РАН, vabel@ispms.ru

К. С. Осипович

Email: osipovich_k@ispms.tsc.ru
ИФПМ СО РАН, osipovich_k@ispms.tsc.ru

А. В. Воронцов

Email: vav@ispms.ru
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, vav@ispms.ru

К. Н. Калашников

Email: kkn@ispms.tsc.ru
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, kkn@ispms.tsc.ru

Список литературы

  1. Mishra R.S., Ma Z.Y. Friction stir welding and processing // Materials Science and Engineering: R: Reports. – 2005. – Vol. 50, iss. 1. – P. 1–78. – doi: 10.1016/j.mser.2005.07.001.
  2. Friction stir welding of aluminium alloys / P.L. Threadgill, A.J. Leonard, H.R. Shercliff, P.J. Withers // International Materials Reviews. – 2009. – Vol. 54, iss. 2. – P. 49–93. – doi: 10.1179/174328009X411136.
  3. Balasubramanian V. Relationship between base metal properties and friction stir welding process parameters // Materials Science and Engineering: A. – 2008. – Vol. 480, iss. 1–2. – P. 397–403. – doi: 10.1016/j.msea.2007.07.048.
  4. Effects of Sc and Zr on mechanical property and microstructure of tungsten inert gas and friction stir welded aerospace high strength Al-Zn-Mg alloys / Y. Deng, B. Peng, G. Xu, Q. Pan, Z. Yin, R. Ye, Y. Wang, L. Lu // Materials Science and Engineering: A. – 2015. – Vol. 639. – P. 500–513. – doi: 10.1016/j.msea.2015.05.052.
  5. Optimum condition by mechanical characteristic evaluation in friction stir welding for 5083-O Al alloy / M.S. Han, S.J. Lee, J.C. Park, S.C. Ko, Y.B. Woo, S.J. Kim // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2009. – Vol. 19. – P. 17–22. – doi: 10.1016/S1003-6326(10)60238-5.
  6. Miranda A.C.O, Gerlich A, Walbridge S. Aluminum friction stir welds: Review of fatigue parameter data and probabilistic fracture mechanics analysis // Engineering Fracture Mechanics. – 2015. – Vol. 147. – P. 243–260. – doi: 10.1016/j.engfracmech.2015.09.007.
  7. Chennaiah M.B., Kumar K.R., Sridhar V. Influence of tool profiles on similar Al-5083 alloys using friction stir welding // Materials Today: Proceedings. – 2021. – Vol. 46. – P. 8032–8037. – doi: 10.1016/j.matpr.2021.02.787.
  8. Sabari S.S., Malarvizhi S, Balasubramanian V. Characteristics of FSW and UWFSW joints of AA2519-T87 aluminium alloy: Effect of tool rotation speed // Journal of Manufacturing Processes. – 2016. – Vol. 22. – P. 278–289. – doi: 10.1016/j.jmapro.2016.03.014.
  9. Friction stir welding of dissimilar aluminum alloys AA2219 to AA5083 – Optimization of process parameters using Taguchi technique / M. Koilraj, V. Sundareswaran, S. Vijayan, S.R. Koteswara Rao // Materials and Design. – 2012. – Vol. 42. – P. 1–7. – doi: 10.1016/j.matdes.2012.02.016.
  10. Fracture behaviour of friction stir welded dissimilar aluminium alloys / N.Z. Khan, A. Maqbool, T. Ahmad, A.N. Siddiquee, Z.A. Khan // Materials Today: Proceedings. – 2020. – Vol. 46. – P. 6688–6691. – doi: 10.1016/j.matpr.2021.04.158.
  11. Microstructural evolution and mechanical performance of Al-Cu-Li alloy joined by friction stir welding / A. Naumov, F. Isupov, E. Rylkov, P. Polyakov, M. Panteleev, A. Skupov, S.T. Amancio-Filho, O. Panchenko // Journal of Materials Research and Technology. – 2020. – Vol. 9, iss. 6. – P. 14454–14466. – doi: 10.1016/j.jmrt.2020.10.008.
  12. Structural heredity of the aluminum alloy obtained by the additive method and modified under severe thermomechanical action on its final structure and properties / T.A. Kalashnikova, A.V. Chumaevskii, V.E. Rubtsov, K.N. Kalashnikov, E.A. Kolubaev, A.A. Eliseev // Russian Physics Journal. – 2020. – Vol. 62, iss. 9. – P. 1565–1572. – doi: 10.1007/s11182-020-01877-z.
  13. Microstructural analysis of friction stir butt welded Al-Mg-Sc-Zr alloy heavy gauge sheets / T. Kalashnikova, A. Chumaevskii, K. Kalashnikov, S. Fortuna, E. Kolubaev, S. Tarasov // Metals. – 2020. – Vol. 10, iss. 6. – P. 1–20. – doi: 10.3390/met10060806.
  14. Severe friction stir processing of an Al-Zn-Mg-Cu alloy: Misorientation and its influence on superplasticity / A. Orozco-Caballero, O.A. Ruano, E.F. Rauch, F. Carreño // Materials and Design. – 2018. – Vol. 137. – P. 128–139. – doi: 10.1016/j.matdes.2017.10.008.
  15. Multifractal analyses of serrated flow in friction stir processed Al–Mg–Sc alloy / J. Xie, X.P. Chen, L. Mei, P. Ren, G.J. Huang, Q. Liu // Materials Science and Engineering: A. – 2020. – Vol. 786. – P. 139436. – doi: 10.1016/j.msea.2020.139436.
  16. Anil Kumar K.S., Murigendrappa S.M., Kumar H. A bottom-up optimization approach for friction stir welding parameters of dissimilar AA2024-T351 and AA7075-T651 alloys // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2017. – Vol. 26, iss. 7. – P. 3347–3367. – doi: 10.1007/s11665-017-2746-z.
  17. Microstructure of in-situ friction stir processed Al-Cu transition zone / A. Zykova, A. Chumaevskii, A. Gusarova, T. Kalashnikova, S. Fortuna, N. Savchenko, E. Kolubaev, S. Tarasov // Metals. – 2020. – Vol. 10, iss. 6. – P. 818. – doi: 10.3390/met10060818.
  18. Regularities of structural changes after friction stir processing in materials obtained by the additive method / A.V. Gusarova, A.V. Chumaevskii, K.S. Osipovich, K.N. Kalashnikov, T.A. Kalashnikova // Nanoscience and Technology: An International Journal. – 2020. – Vol. 11, iss. 3. – P. 195–205. – doi: 10.1615/NanoSciTechnolIntJ.2020033694.
  19. A review of friction stir processing of structural metallic materials: process, properties, and methods / A.P. Zykova, S.Yu. Tarasov, A.V. Chumaevskiy, E.A. Kolubaev // Metals. – 2020. – Vol. 10, iss. 6. – P. 772. – doi: 10.3390/met10060772.
  20. The mechanical properties of different alloys in friction stir processing: a review / A. Chaudhary, A. Kumar Dev, A. Goel, R. Butola, M.S. Ranganath // Materials Today: Proceedings. – 2018. – Vol. 5, iss. 2. – P. 5553–5562. – doi: 10.1016/j.matpr.2017.12.146.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).