Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 2 2018 50 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Исследование микроструктуры высокопрочных лазерных сварных соединений алюминиево-литиевых сплавов авиационного назначения Александр Голышев a , * , Александр Маликов b , Анатолий Оришич c Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, ул. Институтская, 4/1, г. Новосибирск, 630090, Россия a https://orcid.org/0000-0002-4243-0602, alexgol@itam.nsc.ru , b https://orcid.org/0000-0003-1268-8546, smalik@ngs.ru , c https://orcid.org/0000-0003-0551-0213, laser@itam.nsc.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2018 Том 20 № 2 с. 50–62 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2018-20.2-50-62 Введение К материалам, применяемым в сварных кон- струкциях авиакосмической техники, предъяв- ляются особые требования в части обеспечения минимального веса, высокой прочности, боль- шого ресурса и экономической эффективности ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.791.725 История статьи : Поступила: 23 января 2018 Рецензирование: 05 марта 2018 Принята к печати: 17 марта 2018 Доступно онлайн: 15 июня 2018 Ключевые слова : Лазерная сварка Алюминиево-литиевые сплавы Термообработка Микроструктура Химический состав Микротвердость Финансирование : Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фон- да, проект №17-79-20139 «Разра- ботка научно-технических основ по созданию высокопрочных сварных соединений алюминиево-литиевых сплавов – метод лазерной сваркой». АННОТАЦИЯ Введение. Развитие авиационной и аэрокосмической промышленности связано с применением в конструкциях и изделиях современных высокопрочных алюминиевых сплавов. При этом предпочтение отдаётсяалюминиево-литиевымсплавамсистемыAl-Mg-Li,Al-Cu-Mg-Li,Al-Cu-Li,обладающимпониженной плотностью по сравнению с традиционными сплавами за счет применения Li. При создании пассажирских широкофюзеляжных самолетов применяется как технология заклепочного соединения деталей, при которой используется приблизительно миллион заклепок, так и прогрессивная технология лазерной сварки. Стоит отметить, что на данном этапе развития технология заклёпочного соединения уступает лазерной сварке, обеспечивающей большую эффективность и производительность процесса, полную автоматизацию, универсальность и экологическую чистоту. Однако прочность сварных соединений, выполненных сваркой плавлением без дополнительной постобработки, остается низкой. Целью работы является проведение сравнительных экспериментальных исследований лазерной сварки высокопрочных алюминиево-литиевых сплавов системы Al-Cu-Li, Al-Cu-Mg-Li и Al-Mg-Li с последующей постобработкой (закалка и закалка совместно со старением) для получения высокопрочного сварного соединения. Установить влияние легирующих элементов, входящих в состав алюминиевых сплавов, на микроструктуру и механические характеристики. Результаты исследований. Проведен микроструктурный анализ и исследован химический состав сварных соединений алюминиево-литиевых сплавов. Показано существенное изменение свойств сварного шва при добавлении Mg или Cu в сплав. Установлено, что для сплавов 1420 и 1424 (системы Al- Mg-Li) термическая постобработка приводит к появлению четкой дендритной структуры, причем агрегаты присутствуют как внутри дендрита, так и явно выражена их локализация на границах дендритных зерен. Для сплавов 1441 (система Al-Cu-Mg-Li) и 1469 (система Al-Cu-Li), для которых характерно присутствие меди, такой локализации не наблюдается. С помощью электронной микроскопии обнаружены два типа агрегатов, имеющих принципиально различный химический состав. В одних, имеющих относительно малую концентрацию и размеры до 10 мкм, наблюдается существенное превышение количества редкоземельных элементов, прежде всего, Zr и Sc. В других агрегатах, большое количество которых локализуется на границах дендритных зерен, для сплавов 1420 и 1424 химический состав близок к составу твердого раствора, тогда как для сплавов 1441 и 1469 (содержащих Cu) в темных агрегатах наблюдается повышенное содержание меди. Установлено, что применение комплексного метода для получения неразъемных соединений, включающего как лазерную сварку, так и термическую постобработку образцов, позволило впервые выявить принципиальное отличие процессов кристаллизации систем Al-Mg-Li и Al-Cu-Li. Прочность сварных соединений, выполненных лазерной сваркой, после полной термообработки составила по отношению к основному сплаву: 0,91 – для сплава 1420 (Al-Mg-Li); 0,95 – для сплава 1424 (Al-Mg-Li); 0,94 – для сплава 1441 (Al-Cu-Mg-Li); 0,8 – для сплава 1469 (Al-Cu-Li). Для цитирования: Голышев А.А., Маликов А.Г., Оришич А.М. Исследование микроструктуры высокопрочных лазерных сварных соединений алюминиево-литиевых сплавов авиационного назначения // Обработка металлов (технология, оборудование, инструмен- ты). – 2018. – Т. 20, № 2. – С. 50–62. – doi: 10.17212/1994-6309-2018-20.2-50-62. ______ *Адрес для переписки Голышев Александр Анатольевич, к.ф.-м.н., н.с., Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, ул. Институтская, 4/1, 630090, г. Новосибирск, Россия Тел.: +7-923-252-00-12, e-mail: alexgol@itam.nsc.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov