Особенности структуры сварных соединений металлов с различной растворимостью элементов в твердой фазе, полученных сваркой трением с перемешиванием

摘要

Приведены результаты исследования структуры и свойств сварных соединений разнородных металлов, полученныхud сваркой трением с перемешиванием. Исследованы системы с неограниченной (Ni–Cu) и с ограниченной (Cu–Fe) растворимостью, а также с отсутствием растворимости (Al–Fe) компонентов в твердом состоянии. В результате сварки трениемud с перемешиванием меди и никеля было получено качественное сварное соединение с взаимным проникновением одногоud металла в другой на глубину до 3 мм. Ведущую роль в этом процессе играет механическое перемешивание металлов,ud а процессы диффузии незначительны. В полосах механического перемешивания происходит измельчение структурыud вследствие прохождения процессов перекристаллизации. Диффузия меди в никель по границам зерен идет на глубинуud до 20 мкм с образованием прослоек твердого раствора этих металлов. При исследовании сварного соединения меди соud сталью установлено, что ведущую роль в этом процессе также играет перемешивание металлов, роль диффузионныхud процессов мала. В процессе сварки происходит значительное измельчение зерна как в зоне рекристаллизации, так иud в зонах термомеханического и термического влияния. В результате сварки трением с перемешиванием алюминия сud железом образовалась зона соединения значительного объема с проникновением алюминия в железо на глубину доud 2,5 мм. При этом происходит взаимодействие металлов: массоперенос в первую очередь алюминия и последующееud образование соединений Fe₂Al₇, FeAl₂. Наиболее твердые участки зоны соединения содержат интерметаллиды в алюминиевой матрице. Такая структура имеет твердость 2870 ± 410 МПа, что более чем в 3 раза ниже твердости алюминидовud железа. Результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать данный способ сварки для получения биметаллических соединений разнородных металлов, имеющих различную растворимость элементов в твердом состоянии.