Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 2 2018 51 MATERIAL SCIENCE эксплуатации сварных конструкций. Использо- вание алюминиево-литиевых конструкционных сплавов с низкой плотностью и повышенными прочностными свойствами является приори- тетным направлением совершенствования со- временных летательных аппаратов. Однако при сварке плавлением – этих перспективных для летательной техники алюминиевых сплавов – возникают определенные трудности. Основной причиной снижения прочности сварного соеди- нения принято считать выгорание легкоиспаря- ющихся легирующих элементов, таких как маг- ний, литий, цинк, марганец, а также образование пористости и горячих трещин в сварном шве. В результате соединения алюминиево-литиевых сплавов, полученных сваркой плавлением, име- ют низкие механические свойства. Решение этой задачи открыло бы перспекти- ву отказаться от очень трудоемкой и неэффек- тивной технологии заклепочного соединения деталей с использованием миллионов заклепок. Применение данной технологии в настоящее время обусловлено высокими прочностными и усталостными характеристиками этих соедине- ний, которые имеют первостепенное значение для авиации. В настоящее время созданы новые высоко- прочные термически упрочняемые, деформи- руемые сплавы различных систем, например Al-Mg-Li, Al-Cu-Mg-Li, Al-Cu-Li, пониженной плотности [1–5]. Высокие показатели статиче- ской прочности этих систем обусловлены уни- кальным фазовым составом, который форми- руется в процессе термической обработки [2, 4–12]. Активно исследуются перспективы приме- нения различных типов сварки, таких как лазер- ная сварка, сварка трением с перемешиванием, аргонодуговая сварка [13–20]. На сегодняшний момент прочность сварного соединения сплавов системы Al-Li с различными легирующими эле- ментами составляет k = 0,7…0,85 от прочности основного материала [13, 18–19] без дополни- тельной обработки сварного шва. В то же время можно считать установлен- ным, что для увеличения прочности сварного шва современных алюминиевых сплавов систем типа Al-Cu-Li и Al-Mg-Li важно осуществлять дополнительную механическую и термическую обработку шва. Так, исследование изменения прочности сварного соединения в зависимости от различных видов деформирования описано в работе [14]. В ней показано, что после деформа- ционной обработки для сплава 1424 (Al-Mg-Li) прочность сварного соединения составила 0,95 прочности основного сплава. Оказалось, что для системы типа Al-Cu-Li в отличие от системы Al-Mg-Li улучшение механических свойств мо- жет быть достигнуто применением комплекс- ного подхода, включающего в себя лазерную сварку в оптимальном режиме и термическую обработку сваренного образца. Кроме того, по- казано, что различные легирующие элементы могут существенным образом изменять микро- структуру сварного шва. Эти обстоятельства стимулировали продолжение работ по прове- дению сравнительных исследований влияния лазерной сварки и термической обработки на микроструктуру сварных швов систем Al-Mg-Li и Al-Cu-Li. В настоящей работе впервые с использова- нием оптической и электронной микроскопии проведено комплексное сравнительное иссле- дование влияния термической обработки и вида легирующих элементов на микроструктуру сварных швов сплавов 1420 (Al-Mg-Li), 1424 (Al-Mg-Li), 1441 (Al-Cu-Mg-Li), 1469 (Al-Cu-Li). Методика исследований Лазерная сварка производилась на АЛТК «Сибирь-1», который включает в себя непрерыв- ный СО 2 -лазер мощностью до 8 кВт и длиной волны излучения 10,6 мкм. Данная установка разработана в Институте теоретической и при- кладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН. Фокусировка лазерного излучения про- водилась с помощью ZnSe-линзы с фокусным расстоянием 254 мм. Для защиты сварного шва использовался гелий. Оксидная пленка на поверх- ности устранялась на толщину 0,15…0,20 мм с помощью химического фрезерования. Непо- средственно перед сваркой кромки образцов за- чищались до блеска с помощью металлического шабера. Измерения прочности сварных соединений при статическом растяжении проводились на электромеханической испытательной машине Zwick/Roell Z100. Образцы для испытаний на прочность по схеме «рыбий скелет» поперек шва