doi: 10.52899/24141437_2025_02_245
УДК: 621.791.725

Термическая обработка разнородных лазерных сварных соединений Al-Cu-Li сплавов с существенной разницей в соотношении Li/Cu

Витошкин И. Е., Маликов А. Г., Завьялов А. П., Бурхинова Н. Ю., Карпов Е. В.
Язык статьи: русский
Ссылка для цитирования: Витошкин И.Е., Маликов А.Г., Завьялов А.П., Бурхинова Н.Ю., Карпов Е.В. Термическая обработка разнородных лазерных сварных соединений Al-Cu-Li сплавов с существенной разницей в соотношении Li/Cu // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2025. Т. 4, № 2. С. 245–252. DOI: 10.52899/24141437_2025_02_245 EDN: XQEDVC

Аннотация

Актуальность. Соединение разнородных материалов — сложная, но вместе с тем важная задача для промышленности, поскольку применение разнородных материалов в сложных конструкциях неизбежно. В данной статье приведены результаты работы по оптимизации микроструктуры разнородного лазерного сварного соединения Al-Cu-Li сплавов с различным соотношением Cu/Li. Цель работы. Целью работы было изучение структуры лазерного сварного соединения между разнородными Al-Cu-Li сплавами, а также разработка методов улучшения этой структуре на основе термической обработки. Материалы и методы исследования. В работе применялись методы растровой электронной микроскопии, дифракции синхротронного излучения, а также испытания на растяжение. Применение дифракции СИ позволило установить присутствие литий-содержащих фаз, объёмная доля и рассеивающая способность которых не позволяет в полной мере обнаружить их, используя менее яркие источники излучения. Результаты. Показано, что сварка приводит к формированию неблагоприятной микроструктуры с точки зрения механических свойств — дендритные зёрна алюминия, окруженные эвтектической сеткой из интерметаллидных соединений T1Al2CuLi, T2Al6CuLi3 и T3Al5CuLi3. В таком состоянии сварной шов обладал низкими механическими свойствами: предел прочности σВ составлял 252 МПа, предел текучести σ0,2 184 МПа и относительное удлинение δ 2,9 %. Закалка при 530 °C позволила практически полностью растворить эвтектическую сетку, что было подтверждено растровой электронной микроскопией. Искусственное старение при 170 °C в течении 16 часов позволило добиться рекристаллизации упрочняющих фаз, что привело к увеличению предела прочности сварного соединения σВ до 344 МПа, предела текучести σ0,2 до 230 МПа и относительного удлинения δ до 4,8 %. Заключение. В результате работы была установлена структура лазерных сварных соединения разнородных Al-Cu-Li сплавов, а также показано, что эту структуру можно улучшить при помощи термической обработки, таким образом достигая значительного прироста как прочностных свойств соединения, так и его пластичности Ключевые слова: алюминиевые сплавы; разнородная сварка; лазерная сварка; термическая обработка; дифракция синхротронного излучения; сканирующая электронная микроскопия; испытания на растяжение.

Список литературы

1. Dursun T., Soutis C. Recent developments in advanced aircraft aluminium alloys // Materials & Design (1980–2015). 2014. № 56. P. 862–871. doi: 10.1016/j.matdes.2013.12.002
2. Abd El-Aty A. Xunzhong G., Shi-Hong Zh., et al. Strengthening mechanisms, deformation behavior, and anisotropic mechanical properties of Al-Li alloys: A review // Journal of Advanced Research. 2018. № 10. P. 49–67. doi: 10.1016/j.jare.2017.12.004
3. Kablov E. N., Antipov V. V., Oglodkova J. S., Oglodkov M. S. Development and Application Prospects of Aluminum–Lithium Alloys in Aircraft and Space Technology // Metallurgist. 2021. № 65 (1). P. 72–81. doi: 10.1007/s11015-021-01134-9
4. Piminov С. A., Baranov G. N., Bogomyagkov A. V., et al. Synchrotron Radiation Research and Application at VEPP-4 // Physics Procedia. 2016. № 84. P. 19–26. doi: 10.1016/j.phpro.2016.11.005
5. The Area Diffraction Machine: Analyze 2D powder diffraction data. Дата обращения: 12.09.2024. Режим доступа: https://github.com/joshualande/ AreaDiffractionMachine
6. Al-Cu-Li Ternary Phase Diagram Evaluation // Springer Materials. Дата обращения: 12.09.2024. Режим доступа: https://materials.springer.com/ msi/docs/sm_msi_r_10_015854_02
7. Al-Li-Mg Ternary Phase Diagram Evaluation // Springer Materials. Дата обращения: 12.09.2024. Режим доступа: https://materials.springer.com/ msi/docs/sm_msi_r_10_012175_03
8. Shen Z., Chunhui L., Qingqing D., et al. The structure determination of Al20Cu2Mn3 by near atomic resolution chemical mapping // Journal of Alloys and Compounds. 2014. № 601. P. 25–30. doi: 10.1016/j.jallcom.2014.02.125