doi: 10.52899/24141437_2025_04_523
УДК: 621.791.72

Исследование структуры сварного соединения, полученного лазерной сваркой титанового сплава ВТ6 с алюминиевым сплавом 1545

Ахметов А. Д., Наумов С. В., Кульпин Е. Д., Степанов Н. Д.
Язык статьи:
Ссылка для цитирования: Кульпин Е.Д., Ахметов А.Д., Степанов Н.Д., Наумов С.В. Исследование структуры сварного соединения, полученного лазерной сваркой титанового сплава ВТ6 с алюминиевым сплавом 1545 // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2025. Т. 4, № 4. С. 523–534. DOI: 10.52899/24141437_2025_04_523 EDN: PFGJYL

Аннотация

Актуальность. Исследования по лазерной сварке титана с алюминием имеют важное значение для разработки новых материалов и технологий, что, в свою очередь, может привести к улучшению характеристик конечных продуктов в различных отраслях промышленности: автомобильной, авиационной и судостроительной. Однако лазерная сварка этих материалов ― технологически сложный процесс из-за различий в физических и химических свойствах. В рамках работы проведен анализ структуры сварного соединения титанового и алюминиевого сплавов и проанализированы механические свойства. Технологическая часть включала в себя сварку на разных режимах. Цель — исследование структуры сварного соединения, полученного лазерной сваркой титанового сплава ВТ6 с алюминиевым сплавом 1545. Материалы и методы. В данной работе в качестве основных свариваемых материалов использовались титановый сплав ВТ6, алюминиевый сплав 1545. Сварка проводилась на технологическом комплексе лазерно-дуговой сварки «Речфлот» с габаритами обрабатываемого изделия 3200×6000 мм. Результаты. Выявлены ключевые аспекты, влияющие на механические свойства и надежность соединений. Анализ полученных микроструктур показал, что использование лазерной сварки позволяет достигать высокой степени однородности и плотности шва, однако необходимо учитывать влияние термического режима и геометрии шва на формирование межметаллических соединений. Заключение. Образование специфических фаз в области сварки требует дальнейшего изучения для оптимизации технологии сварки и повышения эксплуатационных характеристик соединений. Результаты данного исследования подтверждают целесообразность применения лазерной сварки для соединения Ti-Al систем, открывая новые возможности для создания легких и высокопрочных конструкций в авиационной и космической промышленности. Таким образом, для достижения более высоких параметров прочности и долговечности соединений необходимо продолжить работу в направлении глубокого анализа влияния различных факторов на процессы сварки, включая выбор подходящих добавочных материалов и режимов обработки. Ключевые слова: лазерная сварка; титановый сплав ВТ6; алюминиевый сплав 1545; сварное соединение; микроструктура.

Список литературы

1. Song Z, Nakata K, Wu A, et al. Influence of probe offset distance on interfacial microstructure and mechanical properties of friction stir butt welded joint of Ti6Al4V and A6061 dissimilar alloys. Mater Des. 2014;57:269–278. doi: 10.1016/j.matdes.2013.12.040
2. Yu M, Zhao H, Xu F, et al. Influence of ultrasonic vibrations on the microstructure and mechanical properties of Al/Ti friction stir lap welds. J Mater Process Technol. 2020;282:116676. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2020.116676
3. Zhang L, Wu Z, Li Y, et al. Study on microstructure, mechanical and corrosion behavior of Ti-6Al-4V titanium alloy by Keyhole gas tungsten arc welding. Mater Today Commun. 2024;40:109530. doi: 10.1016/j.mtcomm.2024.109530
4. Vaidya WV, Horstmann M, Ventzke V, et al. Improving interfacial properties of a laser beam welded dissimilar joint of aluminium AA6056 and titanium Ti6Al4V for aeronautical applications. J Mater Sci. 2010;45(22):6242–6254. doi: 10.1007/s10853-010-4719-6
5. Ghosh PS, Sen A, Chattopadhyaya S, et al. Prediction of transient temperature. Appl Sci. 2021;11(13):5829. doi: 10.3390/app11135829
6. Zhang GA, Cheng YF. Micro-electrochemical characterization and Motte-Schottky analysis of corrosion of welded X70 pipeline steel in carbonate/bicarbonate solution. Electrochim Acta. 2009;55(1):316-324. doi: 10.1016/j.electacta.2009.09.001
7. Zhang GA, Cheng YF. Micro-electrochemical characterization of corrosion of welded X70 pipeline steel in near-neutral pH solution. Corros Sci. 2009;51(8):1714–1724. doi: 10.1016/j.corsci.2009.04.030
8. Ertek EH. The corrosion behaviour of as-welded and post-weld heattreated Ti6Al4V alloy in simulated body fluid. Mater Lett. 2019;254:162–166. doi: 10.1016/j.matlet.2019.07.056
9. Williams JC, Starke EA. Progress in structural materials for aerospace systems. Acta Mater. 2003;51(19):5775–5799. doi: 10.1016/j.actamat.2003.08.023
10. Ritchie RO, Boyce BL, Campbell JP, et al. Thresholds for high-cycle fatigue in a turbine engine Ti-6Al-4V alloy. Int J Fatigue. 1999;21(7):653–662. doi: 10.1016/S0142-1123(99)00024-9
11. Nastac L, Gungor MN, Ucok I, et al. Advances in investment casting of Ti-6Al-4V alloy: a review. Int J Cast Met Res. 2013;19(2):73–93. doi: 10.1179/136404605225023225