Закономерности структурно-фазовых превращений в термоупрочняемых алюминиевых сплавах при сварке трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Елисеев Александр Андреевич

• Елисеев Александр Андреевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Елисеев Александр Андреевич

ВВЕДЕНИЕ

1 Термически упрочняемые сплавы и эффекты, влияющие на их микроструктуру

1.1 Сплав Д16

1.2 Сварка трением с перемешиванием

1.3 Макро- и микроструктуры, формирующиеся при сварке трением с перемешиванием

1.4 Дефекты при сварке трением с перемешиванием

1.5 Структурно-фазовое состояние

1.6 Интенсивная пластическая деформация

1.7 Сварка трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием

1. 8 Акустопластический эффект

1.9 Деформационно-индуцированное растворение фаз

2 Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

2.2 Металлографические исследования

2.3 Растровая электронная микроскопия

2.4 Просвечивающая электронная микроскопия

2.5 Исследования механических свойств неразъемных соединений

3 Структура и свойства неразъемных соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием

3.1 Структура и свойства зоны перемешивания соединений, полученных

сваркой трением с перемешиванием

3.1.1 Зеренная структура зоны перемешивания соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием

3.1.2 Структурно-фазовое состояние зоны перемешивания соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием

3.1.3 Механические свойства зоны перемешивания соединений,

полученных сваркой трением с перемешиванием

3.2 Влияние степени деформации на эволюцию структуры и механические свойства материала соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием

3.2.1 Оценка степени деформации материала в процессе сварки трением

с перемешиванием

3.2.2 Зеренная структура соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием

3.2.3 Структурно-фазовое состояние соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием

3.3. Структура и свойства материала Д16 после фрикционного сверления

3.3.1 Зеренная структура материала после фрикционного сверления

3.3.2 Структурно-фазовое состояние материала вокруг отверстия

Выводы по главе

4 Влияние ультразвукового воздействия на структуру и свойства материала соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием

4.1 Структура и механические свойства соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием

4.1.1 Зеренная структура соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием

4.1.2 Структурно-фазовое состояние соединений, полученных сваркой трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием

4.2 Структура и механические свойства неразъемных соединений, полученных в условиях высокоинтенсивной сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием

4.2.1 Зеренная структура соединений, полученных в высокоинтенсивных условиях деформации

4.2.2 Структурно-фазовое состояние соединений, полученных в высокоинтенсивных условиях деформации

4.3 Структура неразъемных соединений из сплава В-1469, полученных

сваркой трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием

4.4 Влияние ультразвукового воздействия на старение сплава Д16

Выводы по главе

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Закономерности структурно-фазовых превращений в термоупрочняемых алюминиевых сплавах при сварке трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. При использовании традиционных методов сварки, основанных на плавлении металла, для соединения термически упрочняемых алюминиевых сплавов в результате воздействия высоких температур на материал сварного соединения существенно изменяется структурно-фазовое состояние и снижаются прочностные свойства металла, что ограничивает применение таких материалов для создания легких и надежных конструкций с улучшенными эксплуатационными характеристиками. В 1991 г. был предложен новый способ создания неразъемных соединений в твердой фазе - сварка трением с перемешиванием (СТП). Данный способ в настоящее время получает все большее распространение в мировой промышленности при производстве узлов и деталей авиакосмической, железнодорожной и автомобильной техники, поскольку позволяет формировать неразъемные соединения, прочностные и усталостные характеристики которых приближаются к характеристикам основного металла [1].

Несмотря на достоинства сварки трением с перемешиванием, есть ряд факторов, ограничивающих ее применение для изготовления конструкций из высокопрочных термообрабатываемых алюминиевых сплавов. В первую очередь, это сложность подбора технологического режима [2, 3]. Еще одной проблемой при сварке трением с перемешиванием является возможность возникновения различных сварочных дефектов, вызванных физико -механическими свойствами термически упрочняемых алюминиевых сплавов [4, 5].

В последние годы за рубежом проводятся исследовательские работы по ультразвуковому воздействию на материал в зоне сварки в процессе получения сварного соединения (технология СТП-УЗ). Полученные в результате лабораторных исследований данные свидетельствуют о положительном влиянии ультразвукового воздействия на качество получаемых сварных соединений. В частности, обнаружено повышение прочностных свойств сварных швов, а также существенное уменьшение количества возникающих при сварке дефектов [6, 7]. В связи с этим актуальным является вопрос, каким образом и вследствие каких

физических эффектов происходит изменение структуры материала в процессе сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием.

Степень разработанности темы исследования. Поскольку технология сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием является новой, за последние пять лет наблюдается резкий рост публикационной активности по данной тематике. Наиболее активно тему изучают в Китае, Индии и Иране [8, 9, 10, 11, 12]. Также опубликованы работы коллективов из университетов США, Германии, Польши [3, 13, 14]. Отечественные разработки и исследования представлены ИФПМ СО РАН [15, 16, 17, 18].

Большинство публикаций концентрируются на подборе технологических режимов, экспериментальном исследовании и математическом моделировании температурных и деформационных полей в процессе сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием, тогда как об изменении структурно-фазового состояния материала обычно речь не заходит [19, 20, 21]. Однако существует несравнимо больше работ по сварке трением с перемешиванием как зарубежных, так и отечественных авторов, в частности, для термически упрочняемых сплавов, что создаёт определенную научную базу [22, 23, 24]. В данной работе в качестве важнейших факторов, влияющих на эволюцию структуры материала в процессе сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием, предлагаются акустопластический эффект, эффекты деформационно -индуцированного растворения частиц вторичных фаз и ультразвукового старения. Данные эффекты обычно не рассматриваются в литературе по сварки трением с перемешиванием, но изучаются в контексте других методов интенсивной пластической деформации [25, 26, 27], что требует дальнейшего исследования.

Целью настоящей работы является установление закономерностей структурно-фазовых превращений в зоне ядра шва и зоне термомеханического воздействия при сварке трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием в термически упрочняемых алюминиевых сплавах.

Для достижения поставленной цели, в работе решаются следующие задачи:

1. Получить образцы неразъемных соединений из термически упрочняемых алюминиевых сплавов Д16 и В-1469 методом сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием с различной степенью деформации.

2. Выявить закономерности формирования структурно -фазового состояния неразъемных соединений из термически упрочняемых алюминиевых сплавов Д16 и В1469, полученных методом сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием с различными степенями деформации.

3. Провести сравнительный анализ влияния родственных процессов сварки трением с перемешиванием и фрикционного сверления на структуру и свойства термически упрочняемого сплава Д16.

4. Выявить закономерности влияния ультразвукового воздействия на кинетику выделения вторичных фаз в процессе естественного старения сплава Д16 после отжига и закалки.

Научная новизна:

1. Впервые установлены закономерности структурообразования неразъемных соединений из термоупрочняемых алюминиевых сплавов Д16 и В -1469, полученных методом сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием. Обнаружено растворение частиц стабильных вторичных фаз в процессе сварки трением с перемешиванием под действием всесторонне стесненной интенсивной пластической деформации, а также их повторное выделение под действием повышенной температуры процесса сварки;

2. Показано, что родственный сварке трением с перемешиванием процесс фрикционного сверления, ввиду меньшей продолжительности процесса, приводит к меньшему итоговому содержанию частиц стабильных вторичных фаз;

3. Установлено, что ультразвуковое воздействие в процессе сварки трением с перемешиванием в результате акустопластического эффекта ускоряет растворение частиц вторичных фаз;

4. Выявлено, что ультразвуковое воздействие в процессе сварки трением с перемешиванием активирует выделение частиц вторичной фазы из

пересыщенного твердого раствора. Процессы растворения и выделения конкурируют между собой;

5. Разработан методический подход к анализу экспериментальных данных о структурно-фазовом состоянии неразъемных соединений термически упрочняемых сплавов, полученных сваркой трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием. Данный подход основан на учете последовательных акустопластического эффекта, ускоряющего деформационно -индуцированное растворение частиц вторичных фаз, и ультразвукового старения, ускоряющего их повторное выделение.

Теоретическая значимость. Результаты, изложенные в диссертации, носят фундаментальный характер и вносят вклад в существующие представления о закономерностях эволюции структуры термически упрочняемых алюминиевых сплавов в процессе сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием. В частности, предложен подход к изучению процесса, основанный на особенностях совместного действия конкурирующих эффектов деформационно-индуцированного растворения частиц, акустопластического эффекта и ультразвукового старения.

Практическая значимость. Полученные экспериментальные сведения о закономерностях формирования структуры и фазового состава соединений сплава Д16, полученных методом сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием, позволят получать качественные неразъемные соединения этим методом из термически упрочняемых алюминиевых сплавов. Разработанный методический подход к анализу экспериментальных данных о структурно -фазовом состоянии термически упрочняемых сплавов, подвергнутых сварке трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием, может быть применен к исследованию других технологий интенсивной пластической деформации с одновременным ультразвуковым воздействием.

Методология и методы исследования. Для изучения структуры и свойств неразъемных соединений применялись следующие методы: оптическая металлография, растровая электронная микроскопия, энергодисперсионный

элементный микроанализ, просвечивающая электронная микроскопия, механические испытания на растяжение, измерения твердости и микротвердости.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Совокупность экспериментальных данных, доказывающих деформационно-индуцированное растворение частиц стабильных вторичных фаз термически упрочняемого алюминиевого сплава Д16 при сварке трением с перемешиванием с их повторным выделением в процессе последующего старения.

2. Усиление деформационно-индуцированного растворения частиц стабильных вторичных фаз в термически упрочняемых алюминиевых сплавах Д16 и В-1469 в процессе сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием в результате акустопластического эффекта.

3. Влияние ультразвукового воздействия на кинетику выделения частиц вторичных фаз из пересыщенного твердого раствора на стадии остывания после сварки трением с перемешиванием в результате эффекта ультразвукового старения.

Достоверность результатов работы обеспечивается комплексным применением современных методов экспериментальных исследований и согласованием полученных эмпирических сведений с работами ведущих авторов в данной теме.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: XII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук» (Россия, г. Томск, 2015), Международной конференции «Перспективные материалы с иерархической структурой для новых технологий и надежных конструкций» (Россия, г. Томск, 2015, 2016, 2017), II Научно -технической конференции «Материалы и технологии нового поколения для перспективных изделий авиационной и космической техники» (Россия, Москва, 2015), XI Всероссийском съезде по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики (Россия, Казань, 2015), VI Международной конференции

«Деформация и разрушение материалов и наноматериалов (Россия, Москва, 2015), XI Международной научно -технической конференции «Трибология -машиностроению» (Россия, Москва, 2016), VI Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в третьем тысячелетии» (Россия, г. Томск, 2016), LVII Международной конференции «Актуальные проблемы прочности» (Россия, Севастополь, 2016), III Всероссийской молодежной научно -практической конференции «Орбита молодежи» и перспективы развития российской космонавтики» (Россия, г. Томск, 2017).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 9 работах, из них 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, и 6 статей в журналах, включенных в библиографические базы данных цитирования Scopus и Web of Science.

Личный вклад автора состоит в подготовке образцов для структурных исследований и механических испытаний, проведении экспериментов, обработке полученных результатов и сопоставлении их с литературными данными. Автор активно участвовал в подготовке публикаций и представлении результатов работы на конференциях. Постановка цели и задач работы, формулирование выводов и положений проводились совместно с научным руководителем доктором технических наук Е. А. Колубаевым.

Работы выполнены при финансовой поддержке Минобрнауки России (Госзадание III.23.2.4. «Разработка компьютерных моделей и развитие подходов к созданию материалов и покрытий с многоуровневой структурой, в том числе триботехнического назначения, для систем, работающих в сложных динамических условиях эксплуатации» (№ 0367-2018-0008), а также проектов ФЦП, соглашения № 14.607.21.0190 и № 14.578.21.0045).

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы из 113 наименований и 1 приложения. Всего 150 страниц, в том числе 74 рисунка и 33 таблицы.

1 Термически упрочняемые сплавы и эффекты, влияющие на их микроструктуру

1.1 Сплав Д16

Материалом, исследуемым в настоящей работе, является алюминиевый сплав Д16АТ, который относится к термически упрочняемым сплавам. Данный класс сплавов, называемых в отечественной традиции «дуралюминами», был разработан немецким ученым А. Вильмом в начале XX в. и применялся изначально в авиационной промышленности, поскольку сплавы обладали высокой удельной прочностью и пластичностью. Сплав Д16, являющийся его советским аналогом был разработан на Кольчугинском заводе совместно с заводом В. А. Буталова и внедрен в массовое производство в 30-х гг. XX в. [28]. В настоящее время сплав используется для производства различных конструкций, в т. ч. в авиакосмической и судостроительной промышленностях. Химический состав сплава Д16 приведен в Таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Химический состав сплава Д16 в масс.%

м Mg Fe Si Mn № Zn

90,8-94,7 3,8-4,9 1,2-1,8 >0,5 >0,5 0,3-0,9 >0,1 >0,1 >0,3

Данный сплав имеет прочность 420-450 МПа, предел текучести 280 МПа и удлинение 15-20 % при том, что предел прочности технически чистого алюминия составляет 60-70 МПа. Достигается такая прочность за счет старения или дисперсионного упрочнения. Этот механизм упрочнения заключается в выделении мелких частиц вторичной фазы из твёрдого раствора, которые являются препятствием для движения дислокаций в теле зерна [29]. Поскольку наличие примесных атомов в твердом растворе вызывает искажения кристаллической решетки, они стремятся занять наиболее энергетически выгодное положение, ведущее к снижению избыточной энергии. Такими местами являются скопления дислокаций, большеугловые и малоугловые границы зерен и субзерен. Таким образом скопления примесных атомов образуют атмосферы Коттрелла на дислокациях [30]. Стоит отметить, что существенное влияние на

11

прочность оказывают по большей части только когерентные и метастабильные выделения.

В сплавах системы Al-Cu-Mg основными упрочняющими фазами являются S-фаза состава Al2CuMg и 0-фаза - Al2Cu. 0-фаза эволюционирует из зон Гинье-Престона. Зоны Гинье-Престона (ГП) - это области повышенной концентрации растворенного компонента. Они имеют дискообразную форму толщиной 0,5-1 нм и диаметром 1-10 нм на первой стадии образования. Как таковые, зоны ГП не считаются частицами вторичной фазы, поскольку они ещё не выделились из основной решетки. Их превращение в частицы 0-фазы идёт по следующим этапам:

ГП-1 - ГП-2 - Э'-фаза - 0-фаза

Зоны ГП-1 равномерно распределены в пределах каждого кристалла, а концентрация меди в них меньше, чем в соединении Al2Cu. Дальнейшее старение приводит к росту этих зон и образованию ГП-2 толщиной 1-4 нм и диаметром 2030 нм [31]. В некоторых источниках ГП-2 называется 0"-фазой, поскольку эти зоны имеют упорядоченную структуру, отличную от а -твердого раствора, а концентрация меди соответствует Al2Cu [32]. При дальнейшем старении в местах зон ГП-2 образуются промежуточная 0' -фаза того же состава, но с иной кристаллической решеткой, частично когерентной с а -твердым раствором. Далее метастабильные фазы коагулируют и образуют стабильную 0-фазу, некогерентную с основной матрицей. При естественном старении образуются лишь зоны ГП-1. На рисунке 1.1 схематично проиллюстрирован процесс выпадения частиц.

Рисунок 1.1 - Схема выделения избыточных фаз из твердого раствора при старении: а) зоны ГП1, б) зоны ГП2, в) 0' -фаза, г) 0-фаза [33]

Б-фаза образуется из зон Гинье-Престона-Багаряцкого (ГПБ), которые также являются зонами повышенной концентрации растворенного компонента, по следующей схеме:

ГПБ-1 - ГПБ-2 - Б' -фаза - Б-фаза

Зоны ГПБ имеют иглообразную форму толщиной 1-2 нм и длиной 4-8 нм. В целом, образование вторичной фазы происходит аналогично Б-фазе - рост ГПБ-1 до ГПБ-2 и искажение решетки, образование метастабильных частично когерентных Б'-фаз и далее - некогерентных стабильных Б-фаз [34].

Хоть в большинстве источников и указывается, что основными упрочняющими фазами являются Б- и 0-фаза, при более детальном рассмотрении этого вопроса в литературе оказывается, что упрочняющими являются именно промежуточные Б'- и 0'-фаза, поскольку они частично когерентны основной матрице, а также зоны ГП и ГПБ [31].

Для количественного определения упрочнения существуют различные формулы и их модификации, например, в работах Орована, однако большинство их них не учитывают разницу во вкладе частиц определенного типа в прочность, или же эти формулы применимы конкретно для какой-то одной фазы, например, иглообразной или дискообразной [30]. И хотя эти формулы хорошо согласуются с экспериментальными результатами ввиду наличия эмпирически полученных коэффициентов, такой подход является сугубо феноменологическим и не учитывает физическую сторону вопроса. Также неясна конкретная степень упрочнения той или иной фазы, какая является более эффективной и желательной. С одной стороны, зоны ГП и ГПБ являются более когерентными а -твердому раствору, с другой - метастабильные S'- и 0'-фазы больше по размеру и концентрации примесных элементов, чем ГП-1 и ГПБ-1, что теоретически создает дополнительные трудности для их перерезания дислокациями. На рисунке 1.2 приведена диаграмма состояния системы Al-Mg-Cu.

Также в сплавах системы Al-Mg-Cu возможно образование других фаз, чьё влияние на механические свойства описывается в литературе. Например, Т-фаза состава Al12Mn2Cu повышает температуру рекристаллизации и незначительно -механические свойства. Не имеющие буквенного обозначения фазы составов (Mn,Fe)Al(5 и Al2Cu2Fe при образовании приводят к снижению прочности и пластичности, как и прочие железистые соединения. С одной стороны, такие фазы не дают абсолютного вклада в прочность, с другой - они связывают собой элементы, которые могли бы стать частью упрочняющих фаз. К тому же, эти фазы обедняют а-твердый раствор. Существуют также фаза Mg2Si и W-фаза состава AlxMgзCu6Si4. В абсолютном значении эти фазы и им подобные дают некоторое упрочнение, но относительное разупрочнение от обеднения материала растворенными компонентами гораздо больше, поэтому данные фазы считаются вредными [31]. Выше описанные фазы не представляют особого интереса в металловедении ввиду их малой полезности или вреда, поэтому кинетика их образования мало изучена.

Al,Cu

(Al)+Al,Cu

(Al) 10 20 30 *> 40 Концентрация Mg. %

(Al) 4 8 12 16 18 Концентрация Mg, %

Рисунок 1.2 - Диаграмма состояния системы Al-Mg-Cu [31]

Касательно распределения частиц вторых фаз нужно уточнить, что в данном исследовании работа идет непосредственно с листовым прокатом, поэтому в зернах сплава не наблюдается зон, свободных от выделений, так как сплав деформирован сначала прокатом, а далее повторно подвергается деформации в процессе сварки, в ходе которой происходит частичная рекристаллизация, растворение и повторное выпадение частиц.

Одной из особенностей листового проката сплава Д16 также является плакирование технически чистым алюминием для защиты от коррозии толщиной до 2 % толщины листа [35]. Это важно учитывать, поскольку зачастую плакировка не удаляется перед сваркой ввиду большой трудоёмкости. Сварка без удаления плакировки приводит к её затягиванию в соединение со стороны корня шва. В зарубежной литературе такой эффект называется «hooking» [1]. С лицевой стороны шва плакировка сдирается плечами рабочего инструмента и остается на поверхности в виде грата.

Сплав обладает плохой свариваемостью традиционными плавящими способами сварки, как и другие сплавы системы Al-Cu-Mg, в частности склонен к образованию горячих трещин, разупрочнению, охрупчиваемости, появлению межкристаллитной коррозии [36, 37]. Если с разупрочнением можно бороться последующей термообработкой, то другие артефакты сварки не устраняются, а сама термообработка технологически невыгодна.

1.2 Сварка трением с перемешиванием

В настоящее время для изготовления различных сварных конструкций из алюминиевых сплавов все больше применяется сварка трением с перемешиванием (СТП). При этом принцип образования шва основан на нагреве металла до пластического состояния (0,8-Тш) в результате трения, перемешивании его по всей толщине свариваемых кромок и деформировании в замкнутом объеме [1]. Такой способ получения неразъемных соединений наиболее приемлем для пластичных материалов, имеющих низкую температуру плавления. Он может быть реализован для различных марок алюминиевых сплавов, в частности и для

Д16.

Так, СТП становится актуальной темой для научных и инженерных изысканий, а перечень её достоинств перевешивает перечень недостатков, открывая путь к их преодолению. Далее будут сформулированы эти самые достоинства и недостатки, описан принцип СТП, микроструктуры и макроструктуры, формирующиеся в материалах в процессе СТП, а также рассмотрены вытекающие из микро-, макроструктур свойства, дефекты, механизмы разрушения сварных соединений.

Сварка трением с перемешиванием (СТП, Friction stir welding) является сравнительно новой технологией, впервые предложенной в СССР и запатентованной в британском Институте Сварки (TWI) в 1991-ом году. Схема процесса основана на трении вращающегося инструмента цилиндрической или конической формы между двух соединенных торцами встык или внахлест пластинами металла. На рисунке 1.3 показан принцип работы СТП. Вращающийся инструмент вводится в стык двух пластин на глубину, примерно равную их толщине. В результате трения скольжения осуществляется фрикционный нагрев, обусловливающий пластическое течение и перемешивание материала. Перемешанный вращающимся инструментом материал не выходит за пределы ограниченного плечами инструмента объема, в котором и формируется сварной шов.

Рисунок 1.3 - Схема процесса СТП

Наиболее важными эффектами в процессе СТП, за счет которых формируется неразъёмное соединение, являются конкурирующие фрикционный нагрев и пластическая деформация. Роль каждого из этих процессов зависит от технологического режима процесса СТП. Под режимом понимается сочетание параметров СТП: скорости вращения инструмента, скорость продольного перемещения инструмента и аксиальная нагрузка на инструмент. При повышении скорости вращения инструмента возрастает сила трения, соответственно, вырабатывается больше тепла, за счет чего материал становится пластичнее. Во избежание перегрева материала, скорость продольного перемещения инструмента, в таком случае, необходимо повысить. При повышении скорости продольного перемещения возрастает роль пластической деформации в образовании шва. Поэтому в процессе СТП различают тепло трения и тепло деформации [1]. При этом, формирование бездефектного неразъемного соединения возможно как при сочетании «высокая скорость вращения - низкая скорость продольного перемещения», так и при сочетании «низкая скорость вращения - высокая скорость продольного перемещения». Однако неизвестно,

как повлияет ультразвуковое воздействие на специфику этих конкурирующих эффектов в процессе образования неразъемного соединения.

Основные области применения СТП: судостроение (палубные надстройки, переборки, элементы корпуса), аэрокосмическая промышленность (элементы фюзеляжа, крыльев, топливные и баки криогенных жидкостей), железнодорожный транспорт и метро (корпусы вагонов, рамы и тележки поездов), автомобильная промышленность (узлы крепления двигателя, диски колес, рамы автомобилей), электротехническая промышленность (корпуса электромоторов, токоподводы, параболические антенны, шины питания), строительная индустрия (алюминиевые мосты, алюминиевые трубопроводы, теплообменники и кондиционеры), пищевая промышленность (емкости для пива, вина, молока и др.) [5]. Метод СТП также используют для соединений медных сплавов, например, в медных контейнерах для хранения ядерных отходов, а также медных подложек в оборудовании для напыления и др. Этот перечень применения очень широк. Особенно эффективным применение методов СТП и нанесения покрытия трением с перемешиванием (НПТП) является при производстве массивных деталей. Примером успешного применения СТП также является сварка железнодорожных вагонов из алюминиевых прессованных панелей фирмой "НйасЫ", которых уже произведено более 200 шт.

СТП имеет следующие преимущества перед плавящими видами сварки:

- образование шва в твердой фазе позволяет избежать возникновения горячих трещин, макровключений оксидной пленки, пор и других дефектов, обусловленных расплавлением и кристаллизацией металла при сварке плавлением;

- нагрев металла в зоне сварки в результате трения исключает ультрафиолетовое излучение дуги, выделение дыма и паров металла и снижает уровень шума;

- формирование соединения без расплавления металла можно осуществлять без применения защитного газа и в любом пространственном положении;

- отсутствие дугового разряда и расплавленного металла исключает потерю легирующих элементов в шве на угар и необходимость повышения их содержания за счет применения присадочных материалов;

- получение шва без дугового разряда позволяет беспрепятственно использовать этот процесс при наличии сильных электромагнитных полей;

- перемешивание пластифицированного металла под избыточным давлением в ограниченном объеме приводит к дроблению макрочастиц оксидных включений, снижая требования к предварительной подготовке поверхностей свариваемых кромок;

- проникновение наконечника инструмента на всю глубину стыка позволяет сваривать металл различной толщины без специальной разделки кромок;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Елисеев Александр Андреевич, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Mishra, R. S. Friction stir welding and Processing / R. S. Mishra, P. S. De, N. Kumar ; Science and Engineering. - Springer International Publishing Switzerland, 2014. -338 p.

2. Davim, J. P. Modern Manufacturing Engineering / J. P. Davim. - Springer, 2015. -323 p.

3. W<?glowski, M. St. Friction stir processing - State of the art / M. St. W<?glowski // Archives of civil and mechanical engineering. - 2018. - Vol. 18. - Iss. 1. - P. 114-129.

4. Benavides, S. Low-Temperature Friction-Stir Welding Of 2024 Aluminum / S. Be-navides, Y. Li, L. E. Murr et al. // Scripta Materialia. - 1999. - Vol. 41. - №. 8. -P. 809-815.

5. Карманов, В. В. Сварка трением с перемешиванием алюминиевых сплавов: сущность и специфические особенности процесса, особенности структуры сварного шва / В. В. Карманов, А. Л. Каменева, В. В. Карманов // Вестник Пермского Нац. исследовательского политехнического ун-та. Аэрокосмическая техника. -2012. - № 32. - С. 67-80.

6. Kumar, S. Application of ultrasonic vibrations in welding and metal processing: A status review / S. Kumar, C. S. Wu, G. K. Padhy et al. // Journal of Manufacturing Processes. - 2017. - Vol. 26. - P. 295-322.

7. Liu, X. C. Improved weld macrosection, microstructure and mechanical properties of 2024Al-T4 butt joints in ultrasonic vibration enhanced friction stir welding / X. C. Liu, C. S. Wu, G. K. Padhy // Science and Technology of Welding and Joining. - 2015. -Vol. 20. - №. 4. - P. 345-352.

8. Gao, S. Characterizations of local strain distribution in ultrasonic enhanced friction stir welding of aluminium alloy [Электронный ресурс] / S. Gao, C. S. Wu, G. K. Padhy // Proceedings of 7th International Conference on Welding Science and Engineering and 3rd International Symposium on Computer-Aided Welding Engineering At. - China. - 2017. - URL:

https://www. researchgate. net/publication/320628626_Characterizations_of_local_strain _distributio n_in_ultrasonic_enhanc ed_frictio n_stir_welding_o f_aluminium_alloy.

9. Wu, M. Effect of ultrasonic vibration on fatigue performance of AA 2024-T3 friction stir weld joints / M. Wu, C. S. Gao // Journal of Manufacturing Processes. - 2017. - № 29. - P. 85-95.

10. Alinaghian, I. The influence of bending mode ultrasonic-assisted friction stir welding of Al-6061-T6 alloy on residual stress, welding force and macrostructure / I. Alinaghian, M. Honarpisheh, S. Amini // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2018. - Vol. 95. - Iss. 5-8. - P. 2757-2766.

11. Rahmi, M. Friction stir vibration welding process: modified version of friction stir welding process / M. Rahmi, M. Abbasi // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2017. - Vol. 90. - Iss. 1-4. - P. 141-151.

12. Kumar, S. Ultrasonic assisted friction stir processing of 6063 aluminum alloy / S. Kumar // Archives of Civil and Mechanical Engineering. - 2016. - Vol. 16. - P. 473484.

13. Thoma, M. Ultrasound enhanced friction stir welding of aluminum and steel: Process and properties of EN AW 6061/DC04-Joints / M. Thoma, G. Wagner, B. Strass et al. // Journal of Materials Science & Technology. - 2018. - Vol. 34. - Iss. 1. - P. 163172.

14. Park, K. Development And Analysis Of Ultrasonic Assisted Friction Stir Welding Process : Ph. D. thesis in Mechanical Engineering / Kwanghyun Park. - Michigan, 2009. - 125 p.

15. Елисеев, А. А. Влияние ультразвукового воздействия на структуру и свойства соединений сплава Д16 при сварке трением с перемешиванием / А. А. Елисеев, С. В. Фортуна, В. Е. Рубцов, Е. А. Колубаев, Т. А. Калашникова // Фундаментальные исследования. - 2015. - № 12-2. - С. 253-257.

16. Kalashnikova, T. A. Towards the problem of forming full strength welded joints on aluminum alloy sheets. Part II: AA7475 / T. A. Kalashnikova, S. Yu. Tarasov, A. A. Eliseev et al. // AIP Conference Proceedings. - 2016. - Vol. 1783. - P. 020080.

17. Елисеев, А. А. Влияние ультразвукового воздействия на структурно-фазовое состояние неразъемных соединений из сплава В-1469, полученных сваркой трением с перемешиванием / А. А. Елисеев, С. В. Фортуна, Т. А. Калашникова, А. В. Чумаевский, Е. А. Колубаев // Известия высших учебных заведений. Физика. -2017. - № 6. - Т. 60. - С. 91-95.

18. Kolubaev, E. Ultrasonic impact treatment of the welded joint of aluminum-magnesium alloy produced by friction stir welding / E. Kolubaev, A. Kolubaev, O. Sizova et al. // AIP Conference Proceedings. - 2014. - Vol. 1623. - P. 271-274.

19. Shi, L. Numerical simulation of ultrasonic field and its acoustoplastic influence on friction stir welding/ L. Shi, C. S. Wu, G. Padhy et al. // Materials and Design. - 2016. -Vol. 104. - P. 102-115.

20. Ma, H. K. Ultrasonically assisted friction stir welding of aluminium alloy 6061 / H. K. Ma, D. Q. He, J. S. Liu // Science and Technology of Welding and Joining. -2015. - Vol. 20. - P. 216-221.

21. Liu, X. C., Material flow in ultrasonic vibration enhanced friction stir welding / X.C. Liu, C. S. Wu // Journal of Materials Processing Technology. - 2015. - Vol. 225. -P. 32-44.

22. McNelley, T. R. Friction stir processing (FSP): refining microstructures and improving properties / T. R. McNelley// Revista De Metalurgia. - 2010. - Vol. 46. - P. 149156.

23. Manvatkar, V. Cooling rates and peak temperatures during friction stir welding of a high-carbon steel / V. Manvatkar, A. De, L. E. Svensson et al. // Scripta Materialia. -2015. - Vol. 94. - P. 36-39.

24. Jariyaboon, M. The effect of welding parameters on the corrosion behaviour of friction stir welded AA2024-T351 / M. Jariyaboon, A. J. Davenport, R. Ambat et al. // Corrosion Science. - 2007. - Vol. 49. - P. 877-909.

25. Huang, W. Severe plastic deformation-induced dissolution of y'' particles in Al-Cu binary alloy and subsequent nature aging behavior / W. Huang, Z. Liu, L. Xia et al. // Materials Science & Engineering A. - 2012. - Vol. 556. - P. 801-806.

26. Mekaru, H. Effect of applying ultrasonic vibration in hot embossing and nanoim-print [Электронный ресурс] /Lithography. - 2010. - URL: https://www. intechopen.com/books/lithography/effect-of-applying-ultrasonic-vibration-in-hot-embossing-and-nanoimprint.

27. Malaki, M. A review of ultrasonic peening treatment / M. Makali, H. Ding // Materials and Design. - 2015. - Vol. 87. - P. 1072-1086.

28. Воспоминания о создании авиакосмической и атомной техники из алюминиевых сплавов / И. Н. Фридляндер ; Отд-ние химии и наук о материалах РАН. - 2-е изд., доп. - М. : Наука, 2006. - 287 с.

29. Лахтин, Ю. M. Металловедение и термическая обработка металлов : Учебник для металлургических специальностей / Ю. М. Лахтин ; 3-е изд. - М. : Машиностроение, 1983. - 359 с.

30. Humphreys, F. J. Recrystallization and related annealing phenomena / F. J. Humphreys, G. S. Rohrer, A. Rollet et al. ; 2nd Edition. - Elsevier Ltd., 2004. - 658 p.

31. Мондольфо, Л. Ф. Структура и свойства алюминиевых сплавов / Л. Ф. Мон-дольфо ; пер. под ред. Ф. И Квасова, Г. Б. Строганова, И. Н. Фридляндера. - М. : Металлургия, 1979. - 640 с.

32. Lefebvre, F. Microstructural Features of Fusion Welded 2024-T351 / F. Lefebvre, S. P. Wang, M. J. Starink et al. // Materials Science Forum. - 2002. - Vols. 396-402. -P. 1555-1560.

33. Лахтин, Ю. M. Материаловедение : Учебник для высших технических учебных заведений / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева ; 3-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1990. —528 с.

34. Bagaryatskii, Yu. A. The Mechanism of Artificial Aging of Al-Cu-Mg Alloys / Yu. A. Bagaryatskii // Dokl. Akad. Nauk USSR. - 1952. - Vol. 87. - P. 397.

35. ГОСТ 21631-76. Листы из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия. - Введ. 1977-07-01. - М. : ид-во стандартов, 1976.

36. Luo, C. Role of Microstructure on Corrosion Control of AA2024-T3 Aluminium Alloy : Ph. D. thesis in the Faculty of Engineering and Physical Sciences / Chen Luo. -Manchester, 2011. - 204 p.

37. Mathers, G. The Welding of Aluminium and its Alloys / G. Mathers ; 1st Edition. -Woodenhead Publishing Ltd., 2002. - 248 p.

38. Jata, K. Continuous Dynamic Recrystallization During Friction Stir Welding Of High Strength Aluminum Alloys / K. Jata, S. Lee Semiatin // Scripta Materialia. - 2000. - Vol. 43. - P. 743-749.

39. Miller, S. F. Microstructural Alterations Associated With Friction Drilling of Steel, Aluminum, and Titanium / S. F. Miller, A. Shih, P. J. Blau // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2005. - Vol. 14. - P. 647-653.

40. Eliseev, A. A. Microstructure of AA 2024 fixed joints formed by friction stir welding / A. A. Eliseev, T. A. Kalashnikova, S. Yu. Tarasov, V. E. Rubtsov, S. V. Fortuna, E. A. Kolubaev // AIP Conference Proceedings. - 2015. - № 1683. - P. 020047.

41. Колубаев, Е. А. Формирование градиентной структуры металлов и сплавов в условиях адгезионного взаимодействия при трении скольжения и сварке трением с перемешиванием : автореф. дис. ... д-ра технических наук: 01.04.07 / Евгений Александрович Колубаев. - Новокузнецк, 2016. - 34 с.

42. McNelley, T. R. Recrystallization mechanisms during friction stir welding/processing of aluminum alloys / T. R. McNelley, S. Swaminathan, J. Q. Su // Scripta Materialia. - 2008. - Vol. 58. - P. 349-354.

43. Колубаев, Е. А. Исследование особенностей микроструктуры алюминий магниевого сплава, полученной при сварке трением с перемешиванием / Е. А. Колубаев // Изв. высш. учебных заведений. Физика. - 2014. - № 10. - С. 22-27.

44. Kolubaev, A. V. General Regularities of the Microstructure Formation during Friction Stir Welding and Sliding Friction / A. V. Kolubaev, E. A. Kolubaev, O. V. Sizova, A. A. Zaikina, V. E. Rubtsov, S. Yu. Tarasov, P. A. Vasiliev // Journal of Friction and Wear. - 2015. - Vol. 36. - № 2. - P. 127-131.

45. Khodir, S. A. Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Welded Dissimilar Aluminum Joints of AA2024-T3 and AA7075-T6 / S. A. Khodir, T. Shiba-yanagi // Materials Transactions. - 2007. - Vol. 48. - № 7. - P. 1928-1937.

46. Genevois, C. On the coupling between precipitation and plastic deformation in relation with friction stir welding of AA2024 T3 aluminium alloy / C. Genevois, D. Fa-bregue, A. Deschamps et al. // Materials Science & Engineering A. - 2006. - Vol. 441.

- P. 39-48.

47. Bousquet, E. Relationship between microstructure, microhardness and corrosion sensitivity of an AA 2024-T3 friction stir welded joint / E. Bousquet, A. Poulon-Quintin, M. Puiggali et al. // Corrosion Science. - 2011. - Vol. 53. - P. 3026-3034.

48. Fan, G. H. The characterization and formation mechanism of nanosized insoluble intermetallic phase in 2024Al alloy / G. H. Fan, L. Geng, Q. C. Meng et al. // Materials Chemistry and Physics. - 2010. - Vol. 122. - P. 200-204.

49. Santiago, D. 3D Modeling of Material Flow and Temperature in Friction Stir Welding / D. Santiago, S. Urquiza, G. Lombera et al. // Soldagem & Inspeçâo. - 2009. - Vol. 14. - № 3. - P. 248-256.

50. Malopheyev, S. Friction-stir welding of ultra-fine grained sheets of Al-Mg-Sc-Zr alloy / S. Malopheyev, S. Mironov, V. Kulitskiy, R. Kaibyshev //Materials Science & Engineering A. - 2015. - Vol. 624. - P. 132-139.

51. Маркушев, М. В. К вопросу об эффективности некоторых методов интенсивной пластической деформации, предназначенных для получения объемных нано-структурных материалов / М. В. Маркушев // Письма о материалах. - 2011. - № 1.

- Т. 1. - С. 36-42.

52. Валиев, Р. З. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией / Р. З. Валиев, И. В. Александров. - М. : Логос, 2000. - 272 с.

53. Фесенюк, М. В. Ударная вязкость и усталостная прочность металлических материалов после равноканального углового прессования: дис. ... канд. технических наук : 05.16.09 / Максим Викторович Фесенюк. - Самара, 2013. - 148 с.

54. Фортуна, С. В. Эволюция структурнофазового состояния сплава Д16Т при интенсивном термомеханическом воздействии в условиях сварки трением с перемешиванием / С. В. Фортуна, В. Е. Рубцов, А. А. Елисеев, С. Ю. Тарасов, Е. А. Колубаев // Изв. высш. учебных заведений. Физика. - 2015. - № 6-2. - С. 285-290.

55. Sutton, M. A Study of Residual Stresses and Microstructure in 2024-T3 Aluminum Friction Stir Butt Welds / M. Sutton, A. P. Reynolds, D.-Q. Wang et al. // Journal of Engineering Materials and Technology. - 2002. - Vol. 124. - P. 215-221.

56. Amini, S. Study of ultrasonic vibrations effect on friction stir welding / S. Amini, M. Amiri // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2014. -Vol. 73 - P. 127-135.

57. Liu, X. C. Experimental study on ultrasonic vibration enhanced friction stir welding / X. C. Liu, C. S. Wu // Proceedings of the 1st International Joint Symposium on Joining and Welding. - Tokio, 2013. - P. 151-154.

58. Rostamiyan, Y. Experimental studies on ultrasonically assisted friction stir spot welding of AA6061 / Y. Rostamiyan, A. Seidanloo, H. Sohrabpoor et al. // Archives of Civil and Mechanical Engineering. - 2015. - Vol. 15. - P. 335-346.

59. Padhy, G. K. Improved microstructure in ultrasonic vibration enhanced FSW [Электронный ресурс] / G. K. Padhy, S. Gao, C. S. Wu // Proceedings of 7th International Conference on Welding Science and Engineering and 3rd International Symposium on Computer-Aided Welding Engineering. - Jinan, 2017. - URL: https://www. researchgate. net/publication/320619360_Improved_micro structure_in_ultr asonic_vibration_enhanced_FSW.

60. Petch, N. J. The cleavage strength of polycrystals // Journal of the Iron & Steel Institute. - 1953. - Vol. 174. - P. 25-28.

61. Shi, L. An integrated model for analysing the effects of ultrasonic vibration on tool torque and thermal processes in friction stir welding / L. Shi, C. S. Wu, Z. Sun // Science and Technology of Welding and Joining. - 2017. - P. 1-15. - DOI: 10.1080/13621718.2017.1399545.

62. Shi, L. Modeling the effects of ultrasonic vibration on friction stir welding / L. Shi, C. S. Wu, X. C. Liu // Journal of Materials Processing Technology. - 2015. - Vol. 222.

- P. 91-102.

63. Gao, S. Material flow, microstructure and mechanical properties of friction stir welded AA 2024-T3 enhanced by ultrasonic vibrations / S. Gao, C. S. Wu, G. K. Padhy // Journal of Manufacturing Processes. - 2017. - Vol. 30. - P. 385-395.

64. Ahmadnia, M. Determining influence of ultrasonic-assisted friction stir welding parameters on mechanical and tribological properties of AA6061 joints / M. Ahmadnia, A. Seidanloo, R. Teimouri et al. // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2015. - Vol. 78. - P. 9-12.

65. Liu, Z. A practical strategy for improving the weldability of ultra-thin Al/Mg sheets by ultrasonic-assisted friction stir welding / Z. Liu, Sh. Ji, X. Meng et al. // Canadian Metallurgical Quarterly. - 2017. - Vol. 57. - P. 181-185.

66. Eliseev, A. A. Effect of Ultrasonic Application during Friction Stir Welding on Microstructure and Properties of AA2024 Fixed Joints / A. A. Eliseev, S. Yu. Tarasov, S. V. Fortuna, V. E. Rubtsov, T. A. Kalashnikova // Key Engineering Materials. - 2016.

- Vol. 683. - P. 227-231.

67. Ruilin, L. A study of the temperature field during ultrasonic-assisted friction-stir welding / L. Ruilin, H. Diqiu, L. Luocheng et al. // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2014. - Vol. 73. - P. 321-327.

68. Blaha, F. Dehnung Von Zink Kirstallen Unter Ultraschalleinwirkung / F. Blaha, B. Langenecker // Naturwissenschaften. - 1955. - Vol. 42. - P. 556.

69. Эффекты мощного ультразвукового воздействия на структуру и свойства наноматериалов : учебное пособие / О. Л. Хасанов, Э. С. Двилис, В. В. Полисадо-ва, А. П. Зыкова - Томск : изд-во Томского политехнического ун-та, 2008. - 149 с.

70. Kirchner, H. O. K. Plastic Deformation under Simultaneous Cyclic and Unidirectional Loading at Low and Ultrasonic Frequencies / H. O. K. Kirchner, W. K. Kromp, F. B. Prinz et al. // Materials Science and Engineering. - 1985. - Vol. 68. - P. 197-206.

71. Tanibayashi, M. A Theory of the Blaha Effect / M. Tanibayashi // Physica Status Solidi A. - 1991. - Vol. 128. - № 1. - P. 83-94.

72. Dutta, R. K. The effect of tensile deformation by in situ ultrasonic treatment on the microstructure of low-carbon steel / R. K. Dutta, R. H. Petrov, R. Delhez et al. // Acta Materialia. - 2013. - Vol. 61. - P. 1592-1602.

73. Aziz, S. A. Characterising the acoustoplastic effect in an ultrasonically assisted metal forming process / S. A. Aziz, M. Lucas // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2012. - Vol. 42. - P. 012017.

74. Hayashi, M. Simulation of ultrasonic-vibration drawing using the finite element method (FEM) / M. Hayashi, M. Jin, S. Thipprakmas et al. // Journal of Materials Processing Technology. - 2003. - Vol. 140. - P. 30-35.

75. Langenecker, B. Metal Plasticity in Macrosonic Fields / B. Langenecker, V. O. Jones, J. Illiewich // Proceedings of the 1st International Symposium on Highpower Utlrasonic. - 1972. - P. 83-87.

76. Малыгин, Г. А. Акустопластический эффект и механизм суперпозиции напряжений / Г. А. Малыгин // Физика твердого тела. - 2000. - Т. 42. - Вып. 1. - С. 6975.

77. Sapozhnikov, K. V. Acoustoplastic Effect and Amplitude-Dependent Internal Friction During Deformation of Impure Aluminium Single Crystals / K.V. Sapozhnikov, S. B. Kustov // Journal De Physique Iv France. - 1996. - Vol. 6. - P. 293-296.

78. Lebedev, A. B. Amplitude-Dependent Damping and Acoustoplastic Effect in Crystals // Materials Science Forum. - 1996. - Vols. 210-213. - P. 519-526.

79. Kozlov, V. Kinetics of the Acoustoplastic Effect / V. Kozlov, S. I. Selister // Materials Science and Engineering A. - 1991. - Vol. 131. - P. 17-25.

80. Sapozhnikov, K. Motion of dislocations and interfaces during deformation of mar-tensitic Cu-Al-Ni crystals / K. Sapozhnikov, S. Golyandin, S. Kustov et al. // Acta Materialia. - 2000. - Vol. 48. - № 5. - P. 1141-1151.

81. Sapozhnikov, K. Investigation of Defect Dynamics in Al-Si-Mg Polycrystals by Simultaneous Measurements of Internal Friction and Acoustoplastic Effect / K. Sapozh-

nikov, S. Golyandin, S. Kustov // Solid State Phenomena. - 2012. - Vol. 184. - P. 155160.

82. Sapozhnikov, K. Microstructural Mechanisms of the Acoustoplastic Effect in Crystals / K. Sapozhnikov, S. Golyandin, S. Kustov // Nonlinear Acoustics-Fundamentals and Applications (ISNA 18), 18th International Symposium. - 2008. - P. 311-314.

83. Siu, K. W. New insight on acoustoplasticity - Ultrasonic irradiation enhances subgrain formation during deformation / K. W. Siu, A. H. W Ngan, I. P. Jones // International Journal of Plasticity. - 2011. - Vol. 27. - № 5. - P. 788-800.

84. Wilson, D. V. Effect of plastic deformation on carbide precipitation in steel / D. V. Wilson // Acta Metallurgica. - 1957. - Vol. 5. - № 6. - P. 293-302.

85. Белоус, M. B. Изменения в карбидной фазе стали под влиянием холодной пластической деформации / М. В. Белоус, В. Т. Черепин // Физика металлов и металловедение. - 1961. - Т. 12. - Вып. 5. - С. 685-692.

86. Gleiter, H. Die Formanderung Von Ausscheidungen Durch Diffusion Im Spannungsfeld Von Versetzungen / H. Gleiter // Acta Metallurgica. - 1968. - Vol. 16. - P. 455-464.

87. Kogtenkova, O. A. Phase transformations in Al-Mg-Zn alloys during high pressure torsion and subsequent heating / O. A. Kogtenkova, A. Mazilkin, B. Straumal et al. // Journal of Materials Science. - 2013. - Vol. 48. - № 13. - P. 4758-4765.

88. Liu, Z. On strain-induced dissolution of 0' and 0 particles in Al-Cu binary alloy during equal channel angular pressing / Z. Liu, S. Bai, X. Zhou et al. // Materials Science and Engineering A. - 2011. - Vol. 528. - P. 2217-2222.

89. Vasil'ev, L. S. On The Analysis Of The Mechanisms Of The Strain-Induced Dissolution Of Phases In Metals / L. S. Vasil'ev, I. L. Lomaev, E. P. Elsukov // The Physics Of Metals And Metallography. - 2006. - Vol. 102. - № 2. - P. 186-197.

90. Lomaev, L. Mechanisms of the Strain-Induced Dissolution of Phases in Nanostruc-tured Metals / L. Lomaev, E. P. Elsukov // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. - 2008. - Vol. 72. - Iss. 10. - P. 1419-1422.

91. Bai, S. Strain-induced dissolution of Cu-Mg co-clusters and dynamic recrystalliza-tion near a fatigue crack tip of an underaged Al-Cu-Mg alloy during cyclic loading at ambient temperature / S. Bai, Z. Liu, X. Zhou et al. // Scripta Materialia. - 2011. - Vol. 64. - P. 1133-1136.

92. Баранова, Л. В. Металлографическое травление металлов и сплавов : справочник / Л. В. Баранова, Э. Л. Демина. - М.: Металлургия, 1986. - 256 с.

93. ГОСТ 5639-82. Стали и сплавы. Методы выявления и определения величины зерна. - Введ. 1983-01-01. - М. : изд-во стандартов, 1983.

94. Синдо, Д. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия / Д. Синдо, Т. Оикава. - М. : Техносфера, 2006. - 256 с.

95. Салтыков, С. А. Стереометрическая металлография / С. А. Салтыков. - М. : Металлургия, 1976. - 270 с.

96. ГОСТ Р ИСО 4136-2009. Испытания разрушающие сварных соединений металлических материалов. Испытание на растяжение образцов, вырезанных поперек шва. - Введ. 2011-01-01. - М. : изд-во стандартов, 2011.

97. Гольдштейн, М. И. Специальные стали : учебник для вузов / М. И. Голь-дштейн, С. В. Грачев, Ю. Г. Векслер. - М. Металлургия, 1985. - 408 с.

98. Козлов, Э. В. Зеренная структура, геометрически необходимые дислокации и частицы вторых фаз в поликристаллах микро - и мезоуровня / Э. В. Козлов, Н. А. Попова, Н. А. Конева // Физическая мезомеханика. - 2009. - Т. 12. - № 4. - С. 93106.

99. Гуляев, А. П. Металловедение : учебник для вузов / А. П. Гуляев ; 6-е издание, перераб. и доп. - М. : Металлургия, 1986. - 544 с.

100. Жемчужникова, Д. А. Влияние деформации на структуру и механические свойства Al-Mg-Sc-Zr сплава: дис. ... канд. технических наук : 05.16.01 / Дарья Александровна Жемчужникова. - Москва, 2016. - 128 с.

101. Тарасов, С. Ю. Адгезионно-диффузионное изнашивание стального инструмента при сварке трением алюминиевого сплава АМг5М / С. Ю. Тарасов, Т. А.

Калашникова, К. Н. Калашников, В. Е. Рубцов, А. А. Елисеев, Е. А. Колубаев // Трение и смазка в машинах и механизмах. - 2015. - №7. - С. 39-44.

102. Тарасов, С. Ю. Контролируемое диффузией изнашивание стальных инструментов для сварки алюминиевых сплавов методом сварки трением с перемешиванием (СТП) / С. Ю. Тарасов, Т. А. Калашникова, К. Н. Калашников, В. Е. Рубцов, А. А. Елисеев, Е. А. Колубаев // Изв. высш. учебных заведений. Физика. - 2015. -№ 6-2. - С. 275-279.

103. Peslo, A. Ultrasonic hardening of aluminum alloys / A. Peslo // Ultrasonics. -1984. - Vol. 22. - № 1. - P. 37-41.

104. Palanivel, S. Accelerated age hardening response by in-situ ultrasonic aging of a WE43 alloy / S. Palanivel, R. S. Mishra, R. E. Brennan et al. // Materials and Manufacturing Processes. - 2016. - Vol. 33. - № 1. - P. 1-5.

105. Пат. 2237098 Российская Федерация. Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из него / Фридляндер И. Н., Каблов Е. Н., Грушко О. Е., Боровских С. Н., Иванова Л. А. ; заявитель и патентообладатель ФГУП «Всерос. науч. -иссл. инст. авиационных материалов». - № 2003123027/02 ; заявл. 24.07.2003 ; опубл. 27.09.2004.

106. Lukina, E. A. Phase Transformations in Commercial Alloys 1424, V-1469, and 1441 during Long Term-Low-Temperature Exposures / E. A. Lukina, A. A. Alekseev, V. V. Antipov, L. B. Khokhlatova, P. L. Zhuravlev // The Physics of Metals and Metallography. - 2011. - Vol. 112. - № 3. - P. 237-244.

107. Fridlyander, N. High-Strength Structural Silver-Alloyed Underdensity Al-Cu-Li-Mg Alloy / N. Fridlyander, O. E. Grushko, V. F. Shamrai, G. G. Klochkov // Metal Science and Heat Treatment. - 2007. - Vol. 49. - P. 279-283.

108. Agilan, M. Studies on Friction Stir Welding of Al-Cu-Li (AA2195) Alloy / M. Agilan, R. Anbukkarasi, T. Venkateswran et al. // Materials Science Forum. - 2015. -Vol. 830-831 - P. 274-277.

109. Davin, L. Characterization of the precipitation in Al-Li-Cu-Mg-(Mn, Zr) alloys / L. Davin, A. Cerezo, N. Gao et al. // Surface and Interface Analysis. - 2004. - Vol. 36.

- P. 589-593.

110. Погодина-Алексеева, К. М. Влияние ультразвуковых колебаний на дисперсионное твердение и процессы при отпуске некоторых сплавов / К. М. Погодина-Алексеева, Г. И. Эскин // Металловедедение и обработка металлов. - 1956. - Т. 1.

- С. 42-45.

111. Горский, Ф. К. Влияние ультразвука на распад твердых растворов / Ф. К. Горский, В. И. Ефремов // Изв. АН Белорус. ССР. - 1953. - Т. 3. - С. 155-164.

112. Альфтан, Э. Л. Влияние ультразвука на старение никель-хром-титанового сплава / Э. Л. Альфтан, B. C. Ермаков // Акустический журнал. - 1958. - № 4. - Т. 4. - С. 307-314.

113. Биронт, В. С. Влияние ультразвукового старения на механические свойства сплава Д1 / В. С. Биронт // Тезисы докладов третьей всесоюзной науч.-технической конф. по ультразвуковым методам интенсификации технологических процессов. - M., 1975. - С. 76.

ПРИЛОЖЕНИЕ

УТВЕРЖДАЮ

АКТ ИСПЫТАНИЙ

Комиссия в составе:

члены комиссии:

председатель:

директор

заместитель директора главный инженер главный конструктор

Бакшаев ВА. Федотов Ю.Н. Индубаев В.И. Ивашкин И.Н.

составили настоящий акт о том, что в ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель» проведены исследовательские испытания усовершенствованной технологии сварки трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием для формирования неразъемных соединений дисперсно-упрочненных алюминиевых сплавов транспортного и авиакосмического назначения (разработчики: Колубаев ЕА., Рубцов В.Е., Иванов А.Н., Заикина A.A., Елисеев A.A., Калашникова ТА.). В рамках работ разработана методика подбора параметров технологических режимов сварки трением с перемешивание с ультразвуковым воздействием, обеспечивающих формирование неразъемных соединений с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Сварка трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием позволяет выполнять сварные соединения со скоростью, в 5-10 раз превышающей скорость сварки традиционными дуговыми методами, без использования защитного газа и присадочного материала. Сварка трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием позволяет формировать надежные неразъемные соединения, прочностные и усталостные характеристики которых приближаются к характеристикам основного металла.

Прочностные свойства полученных лабораторных образцов неразъемных соединений сплавов Д16, В95, В1469 возросли на 5-20% по сравнению с образцами соединений Д16, В95, В1469, не подвергавшихся ультразвуковому воздействию.

Члены комиссии:

Председатель комиссии: