Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 3 2019 77 MATERIAL SCIENCE Рис. 6. Результат испытаний на статическое растяже- ние образцов № 5 и 3, сваренных в защитной атмос- фере аргона Fig. 6. The result of static strength test of specimens No. 5 and 3 welded in a protective atmosphere of argon Рис. 5. Микротвердость сварных швов № 3(Arg) и № 4, полученных сваркой трением с перемешиванием листа толщиной 2,5 мм Fig. 5. Microhardness of a welded joints No. 3(Arg) and No. 4 of plate 2.5 mm in thick obtained by friction stir welding лась и постепенно достигала микротвердости исходного титанового сплава. В данном случае защитная атмосфера аргона выполняет функцию не только среды, препятствующей окислению титанового сплава, но и является агентом актив- ного конвективного теплоотвода, что уменьшает тепловое воздействие на материал шва после от- хода инструмента и препятствует росту зерна. При испытаниях на статическое растяжение максимальный предел прочности для швов, сва- ренных инструментом из карбида вольфрама, был у образца № 5 и составил 323 МПа (рис. 6). У швов, сваренных инструментом из диборида циркония с добавками карбида кремния, макси- мальный предел прочности был у образца № 3, сваренного в защитной атмосфере аргона, он со- ставил 271 МПа (рис. 6). Фрактография образцов, сваренных инстру- ментом из карбида вольфрама, показала, что при испытаниях на статическое растяжение происхо- дило вязкое разрушение (рис. 7). Однако на образцах, сваренных инструментом из диборида циркония, фрактография показала наличие частиц циркония и кремния различной дисперсности, которые являются частицами адге- зионного износа инструмента, налипшими в про- цессе сварки трением с перемешиванием (рис. 8). Частицы износа по своему размеру не превышают 50 мкм, по форме приближаются к равноосной. Кроме того, стоит отметить, что инстру- мент из диборида циркония с добавками карби- да кремния очень быстро пришел в негодность (рис. 9), пройдя всего ≈ 61 мм. Износ происхо- дил постепенно, без откалывания крупных ку- сков инструмента. На рис. 10 представлены данные рентгено- фазового анализа образца соединения № 5. На графике присутствуют пики алюминия, так как алюминиевая пластина использовалась в каче- стве подложки под свариваемые пластины ти- тана при сварке трением с перемешиванием, и алюминиевая подложка приварилась к титану. Фазовых превращений исходной α-фазы титана не наблюдалось, как ожидалось в соответствии с работой [22]. Кроме того, рентгенофазовый ана- лиз показывает, что присутствует небольшое ко- личество интерметаллида на основе алюминия и титана Al 3 Ti. Данный интерметаллид считается разупрочняющим. Несмотря на твердофазный характер СТП, образование интерметаллидов в титановых сплавах весьма вероятно ввиду их высокой химической активности.