Влияние температуры подогрева на структуру биметаллических соединений АМг6 в твердом состоянии с ВТ6 способом ДСВ
Рассмотрено влияние температуры сварки на структуру сварных соединений сплава алюминия АМг6 со сплавом титана ВТ6 через прослойку из АД1 в свободном состоянии. Показано, что оптимальной можно считать температуру 540 °С, при которой дефекты в виде включений и интерметаллидов не обнаруживаются, а обла...
Gespeichert in:
| Datum: | 2012 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2012
|
| Schriftenreihe: | Современная электрометаллургия |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96631 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние температуры подогрева на структуру биметаллических соединений АМг6 в твердом состоянии с ВТ6 способом ДСВ / Г.М. Григоренко, Е.В. Половецкий, Ю.В. Фальченко, Л.М. Капитанчук, Т.А. Зубер // Современная электрометаллургия. — 2012. — № 4 (109). — С. 37-41. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-96631 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-966312016-03-19T03:02:45Z Влияние температуры подогрева на структуру биметаллических соединений АМг6 в твердом состоянии с ВТ6 способом ДСВ Григоренко, Г.М. Половецкий, Е.В. Фальченко, Ю.В. Капитанчук, Л.М. Зубер, Т.А. Новые материалы Рассмотрено влияние температуры сварки на структуру сварных соединений сплава алюминия АМг6 со сплавом титана ВТ6 через прослойку из АД1 в свободном состоянии. Показано, что оптимальной можно считать температуру 540 °С, при которой дефекты в виде включений и интерметаллидов не обнаруживаются, а области, в которых не произошел процесс схватывания, занимают до 5 % общей площади соединения. Considered is the effect of welding temperature on structure of welded joints of aluminium alloy AMg6 with titanium alloy VT6 through a layer of AD1 in free state. It is shown that temperature 540 °С can be considered optimum at which the defects in the form of inclusions and intermetallics are not observed and lack of penetration occupies up to 5 % of total area of joint. 2012 Article Влияние температуры подогрева на структуру биметаллических соединений АМг6 в твердом состоянии с ВТ6 способом ДСВ / Г.М. Григоренко, Е.В. Половецкий, Ю.В. Фальченко, Л.М. Капитанчук, Т.А. Зубер // Современная электрометаллургия. — 2012. — № 4 (109). — С. 37-41. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0233-7681 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96631 669.187.58 ru Современная электрометаллургия Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Новые материалы Новые материалы |
| spellingShingle |
Новые материалы Новые материалы Григоренко, Г.М. Половецкий, Е.В. Фальченко, Ю.В. Капитанчук, Л.М. Зубер, Т.А. Влияние температуры подогрева на структуру биметаллических соединений АМг6 в твердом состоянии с ВТ6 способом ДСВ Современная электрометаллургия |
| description |
Рассмотрено влияние температуры сварки на структуру сварных соединений сплава алюминия АМг6 со сплавом титана ВТ6 через прослойку из АД1 в свободном состоянии. Показано, что оптимальной можно считать температуру 540 °С, при которой дефекты в виде включений и интерметаллидов не обнаруживаются, а области, в которых не произошел процесс схватывания, занимают до 5 % общей площади соединения. |
| format |
Article |
| author |
Григоренко, Г.М. Половецкий, Е.В. Фальченко, Ю.В. Капитанчук, Л.М. Зубер, Т.А. |
| author_facet |
Григоренко, Г.М. Половецкий, Е.В. Фальченко, Ю.В. Капитанчук, Л.М. Зубер, Т.А. |
| author_sort |
Григоренко, Г.М. |
| title |
Влияние температуры подогрева на структуру биметаллических соединений АМг6 в твердом состоянии с ВТ6 способом ДСВ |
| title_short |
Влияние температуры подогрева на структуру биметаллических соединений АМг6 в твердом состоянии с ВТ6 способом ДСВ |
| title_full |
Влияние температуры подогрева на структуру биметаллических соединений АМг6 в твердом состоянии с ВТ6 способом ДСВ |
| title_fullStr |
Влияние температуры подогрева на структуру биметаллических соединений АМг6 в твердом состоянии с ВТ6 способом ДСВ |
| title_full_unstemmed |
Влияние температуры подогрева на структуру биметаллических соединений АМг6 в твердом состоянии с ВТ6 способом ДСВ |
| title_sort |
влияние температуры подогрева на структуру биметаллических соединений амг6 в твердом состоянии с вт6 способом дсв |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Новые материалы |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96631 |
| citation_txt |
Влияние температуры подогрева на структуру биметаллических соединений АМг6 в твердом состоянии с ВТ6 способом ДСВ / Г.М. Григоренко, Е.В. Половецкий, Ю.В. Фальченко, Л.М. Капитанчук, Т.А. Зубер // Современная электрометаллургия. — 2012. — № 4 (109). — С. 37-41. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Современная электрометаллургия |
| work_keys_str_mv |
AT grigorenkogm vliânietemperaturypodogrevanastrukturubimetalličeskihsoedinenijamg6vtverdomsostoâniisvt6sposobomdsv AT poloveckijev vliânietemperaturypodogrevanastrukturubimetalličeskihsoedinenijamg6vtverdomsostoâniisvt6sposobomdsv AT falʹčenkoûv vliânietemperaturypodogrevanastrukturubimetalličeskihsoedinenijamg6vtverdomsostoâniisvt6sposobomdsv AT kapitančuklm vliânietemperaturypodogrevanastrukturubimetalličeskihsoedinenijamg6vtverdomsostoâniisvt6sposobomdsv AT zuberta vliânietemperaturypodogrevanastrukturubimetalličeskihsoedinenijamg6vtverdomsostoâniisvt6sposobomdsv |
| first_indexed |
2025-07-07T03:53:08Z |
| last_indexed |
2025-07-07T03:53:08Z |
| _version_ |
1836958759747846144 |
| fulltext |
УДК 669.187.58
ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОДОГРЕВА
НА СТРУКТУРУ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
АМг6 В ТВЕРДОМ СОСТОЯНИИ
С ВТ6 СПОСОБОМ ДСВ
Г. М. Григоренко, Е. В. Половецкий, Ю. В. Фальченко,
Л. М. Капитанчук, Т. А. Зубер
Рассмотрено влияние температуры сварки на структуру сварных соединений сплава алюминия АМг6 со сплавом
титана ВТ6 через прослойку из АД1 в свободном состоянии. Показано, что оптимальной можно считать температуру
540 °С, при которой дефекты в виде включений и интерметаллидов не обнаруживаются, а области, в которых не
произошел процесс схватывания, занимают до 5 % общей площади соединения.
Considered is the effect of welding temperature on structure of welded joints of aluminium alloy AMg6 with titanium
alloy VT6 through a layer of AD1 in free state. It is shown that temperature 540 °С can be considered optimum at which
the defects in the form of inclusions and intermetallics are not observed and lack of penetration occupies up to 5 % of
total area of joint.
Ключ е вы е с л о в а : диффузионная сварка в вакууме;
сварное соединение; параметры сварки; микротвердость;
микроструктура
Потребность в сварке разнородных металлов воз-
никает при изготовлении самых разнообразных
объектов во многих областях науки и техники. Од-
ними из широко применяемых биметаллических со-
единений являются соединения титана с алюмини-
ем, для получения которых целесообразно исполь-
зовать способ диффузионной сварки в вакууме
(ДСВ). Ввиду химической активности сваривае-
мых металлов важную роль в получении бездефек-
тных соединений имеет правильный выбор техно-
логических параметров сварки, которые определя-
ются и структурно-фазовым составом зоны соеди-
нения. Влияние температуры на процессы, проис-
ходящие при сварке в соединении, по мнению многих
исследователей, является преобладающим [1—8].
Металлографические исследования проводили на
шлифах, изготовленных из исследуемых сварных
соединений с последующим их ионным травлением
с помощью установки Fine coat ion sputter JFC-1100
фирмы JEOL (Япония) на специально подобранных
и отработанных для исследуемых биметаллических
пар режимах. Последующие исследования микро-
структуры и распределения химических элементов
протравленных шлифов сварных соединений про-
водили с помощью ОЖЕ-микро-зонда JAMP 9500F
фирмы JEOL (Япония), оборудованном энер-
годисперсионным рентгеновским спектрометром
системы ИНКА компании «Oxford Instruments»
(Великобритания). Изменение микротвердости
изучали на микротвердомере модели М400 фирмы
«LECO» (США).
В процессе сварки исследуемые сплавы подвер-
гали определенному термодеформационному воз-
действию, вследствие чего в них происходили
рекристаллизационные и диффузионные процессы,
оказывающие влияние на структуру и свойства ме-
талла у зоны сварного соединения и в основном
металле. В работе рассмотрено влияние температу-
ры на структуру сварных соединений сплавов алю-
миния АМг6 и титана ВТ6 через прослойку АД1.
Сварные соединения АМг6 + АД1 + + ВТ6 получе-
ны при постоянных значениях давления (20 МПа)
и времени (20 мин). Значения температуры сварки
были следующими: 520, 540 и 560 °С.
На рис. 1, а и 2, а, б представлены микрострук-
туры сварных соединений, полученных при темпе-
ратуре сварки 520 °С. Степень деформации прос-
© Г. М. ГРИГОРЕНКО, Ю. В. ФАЛЬЧЕНКО, Л. М. КАПИТАНЧУК, Е .В. ПОЛОВЕЦКИЙ, Т. А. ЗУБЕР, 2012
37
лойки при этой температуре составляет 33…35 %.
По границе соединения между сплавом АМг6 с
прослойкой видны отдельные участки со скоплени-
ями мелких (до 0,2 мкм) включений (рис. 1, а, 2, а).
По границе соединения между сплавом ВТ6 с прос-
лойкой общая доля дефектных участков составляет
более 50 % площади соединения (рис. 2, б).
В приграничных участках ВТ6 и АМг6 обнару-
жено незначительное изменение размеров и формы
зерна. Значения микротвердости для сплава титана
ВТ6 составляет HV 3030…3210 МПа (рис. 3), для
сплава алюминия АМг6 HV 500…520 МПа. Мик-
ротвердость прослойки из сплава алюминия АД1
равняется HV 360…380 МПа и возрастает в нап-
равлении к сплаву алюминия АМг6.
Анализ характера распределения микротвердос-
ти в зоне соединения показывает, что в сплаве алю-
миния АМг6 у границы с прослойкой значения мик-
ротвердости снижаются в среднем на 18 %, а у гра-
ницы сплава титана ВТ6—прослойка повышаются
на 28…30 % по сравнению с металлом в исходном
состоянии (рис. 3). Изменения значений микро-
твердости вглубь от границы с прослойкой для ВТ6
составляют около 100…125 и примерно 50…70 мкм
для АМг6.
На рис. 1, б и 2, д, ж представлены микрост-
руктуры соединений, полученных при температуре
сварки 540 °С. Степень деформации прослойки при
этой температуре составляет 30…33 %. Зона соеди-
нения АМг6—АД1 подобна границе зерен с мелкими
включениями (рис. 2, д). С помощью растровой
электронной микроскопии при больших увеличени-
ях на границе соединения прослойка—сплав титана
выявлены участки, в которых не произошел процесс
схватывания, но их общая доля составляет не более
5 % площади контакта.
В приграничных областях как у ВТ6, так и у
АМг6 зафиксировано незначительное изменение
размеров и формы зерна. Микротвердость в приг-
раничных областях имеет следующие значения: для
сплава титана ВТ6 HV 2780…2800, сплава алюминия
АМг6 HV 410…420 МПа (рис. 3). Микротвердость
прослойки из сплава алюминия АД1 составляет HV
310…350 МПа и повышается в сторону контакта со
сплавом алюминия АМг6. Измерения микротвер-
дости показали, что для сплава алюминия АМг6 на
границе с прослойкой значения микротвердости сни-
жаются на 25…30 %, а для сплава титана ВТ6 повы-
шаются на 12…14 %, по сравнению с основным ме-
таллом (рис. 3). Изменение значений микротвер-
дости вглубь от прослойки для ВТ6 достигает при-
мерно 175…220 и около 40…50 мкм для АМг6.
При температуре сварки 560 °С происходит пе-
регрев сплава алюминия АМг6 с началом «дегра-
дационных процессов» [3, 9]. Микроструктуры свар-
ных соединений представлены на рис. 1, в, 2, в, г.
Зона соединения прослойки и сплава алюминия при
этой температуре неразличима, степень дефор-
мации прослойки измерить невозможно (рис. 1, в).
В АМг6 обнаружены включения различных разме-
ров и формы (рис. 2, г). В зоне соединения прос-
лойка—сплав титана зафиксированы как разрознен-
ные, так и обобщенные в сплошной слой включения
небольшого размера (рис. 2, в). Участки, в которых
Рис. 1. Микроструктура сварных соединений АМг6
+ АД1 + ВТ6, полученных способом ДСВ в свобод-
ном состоянии при значениях температуры сварки,
°С: а – 520; б – 540; в – 560 (продолжительность
сварки 20 мин, сварочное давление 20 МПа); а, б–
500; в – 200
38
не произошел процесс схватывания, трещины от-
сутствуют.
Более детальные исследования включений в
сплаве алюминия и на границе контакта остатков
прослойки со сплавом титана показали следующее.
Включения в сплаве алюминия не имеют правиль-
ных геометрических форм. Их размер колеблется
по длине от 5 до 200, по ширине – от 3 до 20 мкм.
Анализ с использованием энергодисперсионного
рентгеновского спектрометра показал, что они име-
ют сложный химический состав (рис. 2, г). Можно
предположить, что при температуре сварки 560 °С
происходит коагуляция включений. Образовавши-
еся включения являются местами скопления при-
месей и легирующих элементов. Включения в зоне
соединения АД1—ВТ6 имеют преимущественно гло-
булярную форму с размером до 4 мкм, а также соб-
раны в сплошной слой толщиной приблизительно
Рис. 2. Микроструктура сварных соединений АМг6 + АД1 + ВТ6, полученных способом ДСВ в свободном состоянии при температуре
сварки 520 (а, б); 560 (в, г); 540 (д, ж) °С; продолжительность сварки 20 мин, сварочное давление 20 МПа; а, б, д, ж – 5000;
в – 3000; г – 500; состав прослойки (в) и включений (г) дан в массовых долях процента
Рис. 3. Изменение значений микротвердости в сварных соеди-
нениях ВТ6 + АД1 + АМг6, полученных способом ДСВ в сво-
бодном состоянии при значениях температуры сварки 520 (1);
540 (2); 560 °С (3); длительность сварки 20 мин, сварочное
давление 20 МПа
39
1 мкм на границе соединения (рис. 2, в). Их хими-
ческий состав отличается от включений в сплаве
алюминия. С помощью рентгеновского спектромет-
ра можно установить, что эти включения имеют ин-
терметаллидный тип (Ti3Al).
У границы раздела у ВТ6 отмечено незначитель-
ное изменение размеров и формы зерна. Микро-
твердость у границы раздела имеет следующие зна-
чения: для сплава титана ВТ6 HV 2800…2860, для
сплава алюминия АМг6 – HV 570…590 МПа
(рис. 3). Микротвердость у зоны контакта АД1—ВТ6
со стороны АД1 составляет HV 480…520 МПа и
повышается при удалении от ВТ6. Микротвердость
включений в сплаве алюминия равняется
HV 980…1100 МПа. Измерения микротвердости по-
казали что для сплава титана ВТ6 у границы кон-
такта с прослойкой она повышается на 8…10 %, по
сравнению с основным металлом (рис. 3). Измене-
ние значений микротвердости вглубь от поверхнос-
ти контакта с прослойкой для ВТ6 составляет около
130…150 мкм.
Исследования химического состава по нормали
к зоне сварного соединения с помощью энергодис-
персионного рентгеновского спектрометра показали
следующее. Во время протекания процесса сварки
во всех случаях происходит перераспределение леги-
рующих элементов сплава алюминия АМг6 (рис. 4).
Магний диффундирует в прослойку практически
по всей ее толщине, а в сплаве алюминия АМг6 у
границы соединения с прослойкой образуется зона
с пониженным содержанием магния. При темпера-
турах сварки 520 и 540 °С содержание продифун-
дировавшего в прослойку магния уменьшается по
мере приближения к сплаву титана. При темпера-
туре сварки 560 °С вследствие перегрева сплавов
алюминия и начала «деградационных» процессов
произошло перераспределение легирующих и
примесных элементов сплавов АМг6 и АД1. Резуль-
татом этих процессов стало образование сплава с
содержанием магния около 3 %, в котором находятся
включения разного размера, формы со сложным
химическим составом. Данные изменения отрази-
лись и на механических свойствах, а именно –
изменения значений микротвердости у границы
40
соединения сплава алюминия АМг6 с прослойкой
из АД1 как со стороны сплава алюминия так и со
стороны прослойки имеет прямую зависимость от
перераспределения магния. На границе соединения
прослойки со сплавом титана зафиксирована зона
диффузионного взаимодействия размером 1,2 мкм с
повышенным содержанием кислорода. При темпе-
ратурах сварки 520 и 540 °С интерметаллиды и дру-
гие включения не обнаружены.
Выводы
1. При температуре 520 °С в зоне соединения АД1—
ВТ6 обнаружены зоны, в которых не произошел
процесс схватывания, составляющие более 50 % об-
щей площади области соединения. При температуре
560 °С зона перехода АМг6—АД1 неразличима. Од-
нако при этой температуре происходит перегрев
сплавов алюминия с началом «деградационных про-
цессов». В сплаве алюминия имеются включения раз-
личных размеров сложного химического состава. В
соединении на границе АД1—ВТ6 отмечены как раз-
розненные, так и обобщенные в сплошной слой ин-
терметаллиды участки, в которых не произошел
процесс схватывания, и трещины отсутствуют.
2. При температуре 540 °С дефекты в виде вклю-
чений и интерметаллидов не зафиксированы, зоны,
в которых не произошел процесс схватывания, за-
нимают до 5 % общей площади области соединения
АД1—ВТ6. Поэтому оптимальной можно считать
температуру 540 °С.
3. Магний из сплава алюминия АМг6 в процессе
сварки вследствие диффузионных процессов про-
никает в прослойку из сплава алюминия АД1 прак-
тически по всей ее толщине. В АМг6 образуется
зона с пониженным содержание магния.
4. Во всех случаях происходит повышение мик-
ротвердости у границы соединения сплава титана
ВТ6 с прослойкой из АД1 и прослойки со сплавом
алюминия АМг6, а также ее снижение в АМг6 у
границы соединения с прослойкой из АД1. Изме-
нение значений микротвердости у границы соеди-
нения АМг6-АД1 как со стороны АМг6, так и со
стороны АД1 имеет прямую зависимость от пере-
распределения магния как основного легирующего
элемента, влияющего на механические свойства
сплавов алюминия. Упрочнение сплава титана свя-
зано с термодеформационным упрочнением прикон-
тактной зоны во время сварочного процесса.
5. Использование прослойки из сплава алюми-
ния АД1 и оптимальных режимов сварки дает воз-
можность получения в твердом состоянии качест-
венного биметаллического соединения АМг6-ВТ6.
1. Афанасьев И. В., Сидоров Н. К. Диффузионная сварка
меди с медью, никелем и сплавами Амг6 и Н29К18 //
Автомат. сварка. – 1968. – № 11. – С. 44—47.
2. Каракозов Э. С., Лебедев Н. В. Оценка качества соедине-
ний при сварке давлением с подогревом // Там же. –
1975. – № 1. – С. 26—28.
3. Григорьевский В. И., Акинин В. К. Диффузионная сварка
алюминиевого сплава АМг6 с титановым сплавом ОТ4 че-
рез композитную прослойку титан—алюминий // Свароч.
пр-во. – 1991. – С. 2—4.
4. Соединение труб из разнородных металлов / С. Н. Кисе-
лев, Г. Н. Шевелев, В. В. Рощин и др. – М.: Машино-
строение, 1981. – 176 с.
5. Фридлянд Л. А., Зиновьева Т. Н., Конов Ю. К. Сварка
алюминия с титаном // Свароч. пр-во. – 1963. –
№ 11. – С. 5—8.
6. Ланкина Л. В., Коренюк Ю. М. Исследование процессов
на границе соединения при нагреве биметалла титан—алю-
миний // Там же. – 1974. – № 8. – С. 4.
7. Исследование переходной зоны титан—алюминий при
диффузионной сварке / Д. В. Пономарев, С. Г. Емель-
янов, А. В. Башурин, В. Н. Гадалов // Технология метал-
лов. – 2008. – № 9. – С. 12—15.
8. Диффузионная сварка Ti—6Al—4V с промежуточной прок-
ладкой из алюминия / Koono Akiomi, Yamamoto Akihika,
Yamada Tashihiro et al. // Есэцу гаккай ромдунсю, Qu-
arterly J. Jap. Welding Soc. – 1985. – 3, № 1. –
P. 145—151.
9. Справочник по алюминиевым сплавам / Под ред. В. И. Ела-
гина. – М.: Всесоюз. ин-т легких сплавов, 1978. – 132 с.
Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, Киев
Поступила 6.07.2012
Рис. 4. Распределение химических элементов по нормали к свар-
ному соединению АМг6 + АД1 + ВТ6, полученному способом
ДСВ в свободном состоянии при температуре сварки 520 (I),
540 (II), 560 (III); продолжительность сварки 20 мин, сварочное
давление 20 МПа); значками указана линия анализа l (а)
41
|