Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

Влияние режима сварки трением с перемешиванием на термическую стабильность сплава АД33

https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-31-39

Полный текст:

Аннотация

Сварка трением с перемешиванием (СТП) представляет собой инновационную технологию твердофазного соединения металлических материалов. Она позволяет получать неразъемные соединения материалов, традиционно считающихся несвариваемыми, в частности алюминиевых сплавов. К сожалению, существенным недостатком СТП является относительно низкая термическая стабильность микроструктуры сварных соединений. В частности, в ходе послесварочной термической обработки швов в них нередко наблюдается аномальный рост зерен. Этот нежелательный феномен обычно трактуется в рамках так называемой «ячеистой» теории Хамфри, в соответствии с которой аномальное поведение связано с существенным измельчением микроструктуры, а также растворением частиц вторичных фаз, которые обычно имеют место в ходе СТП. Поскольку оба этих процесса существенно зависят от температуры, было сделано предположение, что термическая стабильность СТП-швов также должна быть связана с термическим режимом СТП. Для проверки этой гипотезы было получено два сварных соединения при различных термических условиях, а затем исследовано их микроструктурное поведение в ходе термической обработки по режиму T6 (включавшей в себя обработку на твердый раствор и последующее искусственное старение). Для проведения микроструктурных исследований был привлечен передовой метод ориентационной микроскопии (так называемый EBSD-анализ). В полном соответствии с исходным предположением было показано, что эволюция микроструктуры в двух исследованных микроструктурных состояниях существенно различается. В частности, установлено, что снижение температуры СТП способствует подавлению аномального роста зерен. Выдвинуто предположение, что повышенная термическая стабильность материала связана с сохранением частиц вторичных фаз при низкотемпературной СТП.

Об авторах

Александр Андреевич Калиненко
Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Белгород
Россия

аспирант



Сергей Юрьевич Миронов
Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Белгород
Россия

доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник



Игорь Васильевич Высоцкий
Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Белгород
Россия

кандидат технических наук, младший научный сотрудник



Сергей Сергеевич Малофеев
Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Белгород
Россия

кандидат технических наук, научный сотрудник



Список литературы

1. Mishra R.S., Ma Z.Y. Friction stir welding and processing // Materials Science and Engineering R: Reports. 2005. Vol. 50. № 1-2. P. 1–78P. DOI: 10.1016/j.mser.2005.07.001.

2. Sato Y.S., Watanabe H., Kokawa H. Grain growth phenomena in friction stir welded 1100 Al during post-weld heat treatment // Science and Technology of Welding and Joining. 2007. Vol. 12. № 4. P. 318–323. DOI: 10.1179/174329307X197575.

3. Sarkari Khorrami M., Saito N., Miyashita Y. Texture and strain-induced abnormal grain growth in cryogenic friction stir processing of severely deformed aluminum alloy // Materials Characterization. 2019. Vol. 151. P. 378–389. DOI: 10.1016/j.matchar.2019.03.010.

4. Zuiko I.S., Mironov S., Betsofen S., Kaibyshev R. Suppression of abnormal grain growth in friction-stir welded Al-Cu-Mg alloy by lowering of welding temperature // Scripta Materialia. 2021. Vol. 196. Article number 113765. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2021.113765.

5. Safarkhanian M.A., Goodarzi M., Boutorabi S.M.A. Effect of abnormal grain growth on tensile strength of Al–Cu–Mg alloy friction stir welded joints // Journal of materials science. 2009. Vol. 44. № 20. P. 5452–5458. DOI: 10.1007/s10853-009-3735-x.

6. Pang Q., Zhang J.H., Huq M.J., Hu Z.L. Characterization of microstructure, mechanical properties and formability for thermomechanical treatment of friction stir welded 2024-O alloys // Materials Science and Engineering: A. 2019. Vol. 765. Article number 138303. DOI: 10.1016/j.msea.2019.138303.

7. Liu F.C., Ma Z.Y., Chen L.Q. Low-temperature superplasticity of Al–Mg–Sc alloy produced by friction stir processing // Scripta Materialia. 2009. Vol. 60. № 11. P. 968–971. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2009.02.021.

8. Kalinenko A., Vysotskiy I., Malopheyev S., Gazizov M., Mironov S., Kaibyshev R. Suppression of abnormal grain growth in friction-stir welded aluminum by pre-strain rolling: Limitation of the approach // Materials Science and Engineering: A. 2022. Vol. 832. Article number 142388. DOI: 10.1016/j.msea.2021.142388.

9. Baghdadi A.H., Sajuri Z., Omar M.Z., Rajabi A. Friction Stir Welding Parameters: Impact of Abnormal Grain Growth during Post-Weld Heat Treatment on Mechanical Properties of Al–Mg–Si Welded Joints // Metals. 2020. Vol. 10. № 12. P. 1–18. DOI: 10.3390/met10121607.

10. Kalinenko A., Vysotskiy I., Malopheyev S., Mironov S., Kaibyshev R. New insight into the phenomenon of the abnormal grain growth in friction-stir welded aluminum // Materials Letters. 2021. Vol. 302. Article number 130407. DOI: 10.1016/j.matlet.2021.130407.

11. Lezaack M.B., Simar A. Avoiding abnormal grain growth in thick 7XXX aluminium alloy friction stir welds during T6 post heat treatments // Materials Science and Engineering: A. 2021. Vol. 807. Article number 140901. DOI: 10.1016/j.msea.2021.140901.

12. Yadav D., Bauri R., Chawake N. Fabrication of Al-Zn solid solution via friction stir processing // Materials Characterization. 2018. Vol. 136. P. 221–228. DOI: 10.1016/j.matchar.2017.12.022.

13. Hou Y.F., Liu C.Y., Zhang B., Wei L.L., Dai H.T., Ma Z.Y. Mechanical properties and corrosion resistance of the fine grain structure of Al–Zn–Mg–Sc alloys fabricated by friction stir processing and post-heat treatment // Materials Science and Engineering: A. 2020. Vol. 785. Article number 139393. DOI: 10.1016/j.msea.2020.139393.

14. Han G., Lee K., Yoon J.-Y., Na T.-W., Ahn K., Kang M.-J., Jun T.-S. Effect of post-weld heat treatment on mechanical properties of local weld-affected zones in friction stir welded AZ31 plates // Materials Science and Engineering: A. 2021. Vol. 805. Article number 140809. DOI: 10.1016/j.msea.2021.140809.

15. Morisada Y., Fujii H., Nagaoka T., Fukusumi M. Effect of friction stir processing with SiC particles on microstructure and hardness of AZ31 // Materials Science and Engineering: A. 2006. Vol. 433. № 1-2. P. 50–54. DOI: 10.1016/j.msea.2006.06.089.

16. Wang W., Han P., Peng P., Guo H., Huang L., Qiao K., Hai M., Yang Q., Wang H., Wang K., Wang L. Superplastic deformation behavior of fine-grained AZ80 magnesium alloy prepared by friction stir processing // Journal of Materials Research and Technology. 2020. Vol. 9. № 3. P. 5252–5263. DOI: 10.1016/j.jmrt.2020.03.052.

17. Sun Y., Fujii H. Effect of abnormal grain growth on microstructure and mechanical properties of friction stir welded SPCC steel plates // Materials Science and Engineering: A. 2017. Vol. 694. P. 81–92. DOI: 10.1016/j.msea.2017.04.008.

18. Li Y.J., Fu R.D., Du D.X., Jing L.J., Sang D.L., Wang Y.P. Effect of post-weld heat treatment on microstructures and properties of friction stir welded joint of 32Mn–7Cr–1Mo–0•3N steel // Science and Technology of Welding and Joining. 2015. Vol. 20. № 3. P. 229–235. DOI: 10.1179/1362171815Y.0000000001.

19. Khodabakhshi F., Simchi A., Kokabi A.H., Gerlich A.P., Nosko M. Effects of post-annealing on the microstructure and mechanical properties of friction stir processed Al–Mg–TiO2 nanocomposites // Materials & Design. 2014. Vol. 63. P. 30–41. DOI: 10.1016/j.matdes.2014.05.065.

20. Guo J., Lee B.Y., Du Z., Bi G., Tan M.J., Wei J. Effect of nano-particle addition on grain structure evolution of friction stir-processed Al 6061 during postweld annealing // JOM. 2016. Vol. 68. № 8. P. 2268–2273. DOI: 10.1007/s11837-016-1991-1.

21. Attallah M.M., Salem H.G. Friction stir welding parameters: a tool for controlling abnormal grain growth during subsequent heat treatment // Materials Science and Engineering: A. 2005. Vol. 391. № 1-2. P. 51–59. DOI: 10.1016/j.msea.2004.08.059.

22. Mironov S., Masaki K., Sato Y.S., Kokawa H. Relationship between material flow and abnormal grain growth in friction-stir welds // Scripta Materialia. 2012. Vol. 67. № 12. P. 983–986. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2012.09.002.

23. Hassan Kh.A.A., Norman A.F., Price D.A., Prangnell P.B. Stability of nugget zone grain structures in high strength Al-alloy friction stir welds during solution treatment // Acta Materialia. 2003. Vol. 51. № 7. P. 1923–1936. DOI: 10.1016/S1359-6454(02)00598-0.

24. Humphreys F.J. A unified theory of recovery, recrystallization and grain growth, based on the stability and growth of cellular microstructures—II. The effect of second-phase particles // Acta Materialia. 1997. Vol. 45. № 12. P. 5031–5039. DOI: 10.1016/S1359-6454(97)00173-0.

25. Jacquin D., Guillemot G. A review of microstructural changes occurring during FSW in aluminium alloys and their modelling // Journal of Materials Processing Technology. 2021. Vol. 288. Article number 116706. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2020.116706.


Рецензия

Для цитирования:


Калиненко А.А., Миронов С.Ю., Высоцкий И.В., Малофеев С.С. Влияние режима сварки трением с перемешиванием на термическую стабильность сплава АД33. Frontier Materials & Technologies. 2022;(1):31-39. https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-31-39

For citation:


Kalinenko A.A., Mironov S.Yu., Vysotskiy I.V., Malopheyev S.S. The influence of friction stir welding conditions on thermal stability of АА6061 alloy. Frontier Materials & Technologies. 2022;(1):31-39. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-31-39

Просмотров: 183


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)