Сотрудники Лаборатории контроля качества материалов и конструкций и Лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) СО РАН провели исследование износа инструментов из жаропрочных никелевых суперсплавов при сварке трением с перемешиванием технически чистого титана.

Традиционные способы сварки титановых сплавов не всегда позволяют получать соединения с высоким качеством из-за высоких остаточных напряжений. Возможным решением этой проблемы может стать сварка трением с перемешиванием. Однако сварка трением с перемешиванием титановых сплавов осложняется сильным износом инструмента из-за высоких нагрузок и температур в процессе. Ранее себя хорошо показали инструменты из жаропрочного никелевого суперсплава ЖС6У, но стойкость инструмента еще нуждается в улучшении. В настоящей работе исследован износ инструмента из жаропрочного сплава ЖС32, а также исследовано влияние жидкостного охлаждения инструмента из сплава ЖС6У на его износ. Было показано, что жидкостное охлаждение значительно уменьшает износ инструмента. В частности, срок службы инструмента увеличился в 1,75 раза.

В работе предложена схема адгезионно-диффузионного механизма износа инструмента. Вращающийся инструмент погружается в титановый сплав, который нагревается за счёт трения и переходит в пластическое состояние. Пластифицированный материал в результате адгезии налипает на инструмент и движется вместе с ним. В слое переноса происходит взаимная диффузия материала инструмента и титана. При нарастании критической массы слоя переноса, он отрывается от инструмента, в результате чего происходит износ.

Исследование было выполнено в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН FWRW-2021-0006. Результаты исследования опубликованы в журнале Lubricants (IF: 3.639, Q2 по данным SJR).

Amirov, A.; Eliseev, A.; Beloborodov, V. Wear of Ni-Based Superalloy Tools in Friction Stir Processing of Commercially Pure Titanium. Lubricants (2023), 11, 307. https://doi.org/10.3390/lubricants11070307

Источник: ИФПМ