ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 2 2026 304 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Рис. 3. СЭМ-изображение нижней части зоны перемешивания образца А-1 с переходным слоем и ЭДС-карты распределения элементов Fig. 3. SEM image of the lower part of the stir zone in specimen A-1 with a transition layer and EDS elemental distribution maps к верхней части шва и преимущественно с наступающей стороны шва можно наблюдать равноосные зерна твердого раствора α-Cu(Al) – их размер меньше, чем у зерен неправильной формы в оставшейся части шва. Притом что средний размер зерен бронзы в состоянии поставки был 77 ± 7 мкм, средние размеры зерен в ЗП образцов А-1, А-2 и А-3 составили 5,1 ± 0,9, 5,7 ± 0,9 и 5,4 ± 0,7 мкм соответственно (рис. 2, а–в). Повышение величины погружной силы Fоб с 15,7 до 16,7 кН сопровождалось нежелательным проникновением инструмента в подложку, захватом нержавеющей стали и соответствующим увеличением ширины переходного слоя на границе с подложкой с 9,5 до 38 мкм (рис. 2, а, б, поз. 1). Дальнейшее увеличение Fоб до 18,6 кН привело к сужению переходного слоя до 5,3 мкм (рис. 2, в, поз. 1), однако при этом дополнительно увеличились глубина проникновения инструмента в подложку, объемы замешанного материала подложки (рис. 2, в, поз. 3) и степень вытеснения материала заготовки инструментом, обусловившая уменьшение высоты ЗП. Картирование методом ЭДС подтвердило преобладание элементов, входящих в состав бронзы, в переходных слоях (рис. 3). Для уменьшения толщины переходного слоя необходима повышенная жесткость инструмента в отношении его изгиба вдоль вертикальной оси, а также применение рабочего выступа с винтовым профилем при угле наклона менее 1° от нормали к поверхности заготовки. Высота ЗПП оставалась практически неизменной с ростом Fоб, ширина ЗП сокращалась, а ширина зоны термомеханического воздействия (ЗТМВ) увеличивалась преимущественно с отступающей стороны (рис. 2, а–в). ЗТМВ характеризуется наличием вытянутых зерен, а микроструктура ЗТВ подобна микроструктуре основного металла, но с большим количеством β-фазы. Поскольку в медных сплавах ЗТМВ, как правило, является ослабленной зоной и характеризуется пониженными по сравнению с ЗП значениями твердости, то увеличение ее ширины при увеличении осевого усилия расценивается как вредное с точки зрения равнопрочности соединения. Уровни микротвердости в ЗП образцов А-1, А-2 и А-3 превысили исходный уровень на 6,3, 3,8 и 7,1 % соответственно (рис. 4, б), что, вероятно, обусловлено упрочнением по механизму Холла – Петча за счет значительного уменьшения
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1