Специалисты Института теоретической и прикладной механики (ИТПМ СО РАН), Института химии твердого тела и механохимии и Института ядерной физики (ИЯФ СО РАН) впервые получили сварной шов с таким же пределом прочности, как у основного материала.
Уу самых современных алюминий-литиевых сплавов, например, у сплава В-1469 предел прочности равен 550 мегапаскалей (МПа). При этом необходимо, чтобы прочностный уровень сварного шва был равен прочностному уровню сплава на 100%, и только в этом случае можно говорить о внедрении метода в практику.
Специалисты Сибирского отделения РАН впервые в мире применили синхротронное излучение в режиме реального времени на каждом этапе лазерной сварки и начали изучать процессы образования тех или иных структурных состояний, причин их трансформаций и переходов. Исследования были проведены в ЦКП "Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения" (ЦКП СЦСТИ) ИЯФ СО РАН".
Ученые подобрали температурные режимы лазерной сварки таким образом, чтобы упрочняющие добавки (например, медь) не вытеснялись из сплава, а упрочняющая фаза (структурное состояние, отвечающее за прочность сплава) была распределена по объему шва, а не концентрировалась на так называемых дендритах - структурах, образующихся при остывании металла и делающих его хрупким.
Применив методы посттермообработки, специалистам удалось вернуть нужное фазовое состояние и получить прочный сварной шов.
При этом, ученые сумели сохранить прочность и самого сплава. При помощи термообработки добились перераспределения упрочняющей фазы и получили предел прочности 550 Мпа.
Лазерная сварка, в отличие от классических способов, обладает уникальным свойством - кинжальным проплавлением. Благодаря применению наночастиц специальной керамики, которые перемешиваются с материалом в расплаве и становятся центрами кристаллизации, удается избежать образования длинных кристаллов-дендритов, и прочность соединения увеличивается в несколько раз.
По материалам ИЯФ.
