Сверхпрочный шов для авиации разработали в Академгородке
Специалисты Института теоретической и прикладной вместе с коллегами из Института химии твердого тела и механохимии и Института ядерной физики СО РАН впервые получили сварной шов с пределом прочности таким же, как у основного материала.
Авиастроение стремится к строительству более прочных, но при этом легких летательных аппаратов, для этого создаются сплавы с улучшенными техническими характеристиками, например, алюминий-литиевые. Они, не теряя прочности, снижают массу конструкции, а вместе с этим и расход топлива. Еще одно преимущество алюминий-литиевых сплавов – их можно сваривать, отказавшись от технологии клепки металла в пользу сварных соединений. Но проблемой было то, что сварной шов проигрывал в прочности самому сплаву.
Низкий уровень прочности сварного шва обусловлен изменением структуры материала, которое возникает при быстром нагреве лазерным излучением, и процессами, происходящими во время последующей кристаллизации сплава, перехода из жидкого состояния в твердое, сообщила пресс-служба ИЯФ во вторник.
Специалисты институтов выяснили, как меняется структура материала, можно ли ее восстановить и какие режимы лазерной сварки и последующей термообработки позволят достичь и сохранить необходимый уровень прочности шва.
«У самых современных алюминий-литиевых сплавов, например, у сплава В-1469, разработанном во Всероссийском научно-исследовательском институте авиационных материалов (ВИАМ), предел прочности равен 550 мегапаскаль (МПа). Если прочность образца со швом после сварки будет 300 или 400 Мпа – это будет плохо. Нужно, чтобы прочностной уровень сварного шва был равен прочностному уровню сплава на 100%, и только в этом случае можно говорить о внедрении метода в практику. Мы провели хорошую фундаментальную работу – получили для всех алюминий-литиевых сплавов, в том числе для сплава В-1469, прочностные свойства швов на уровне прочности основного материала», – рассказал завлабораторией лазерных технологий ИТПМ СО РАН Александр Маликов.
Специалисты СО РАН впервые в мире применили синхротронное излучение в режиме реального времени на каждом этапе лазерной сварки и начали изучать процессы образования структурных состояний, причин их трансформаций и переходов
«При добавлении меди и лития происходит упрочнение алюминиевых сплавов – добавленные элементы рассредоточиваются в материале, выстраиваясь между зерен алюминия, и не дают им расплываться, можно сказать, цементируют их», – добавил старший научный сотрудник ИЯФ Константин Купер.
Специалистам удалось вернуть нужное фазовое состояние и получить прочный сварной шов, сохранив прочность самого сплава.