КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-29-00719
НазваниеРазработка физических основ получения неразъемных соединений высокопрочных титановых сплавов методом сварки трением с перемешиванием
Руководитель Рубцов Валерий Евгеньевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук , Томская обл
Конкурс №102 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-101 - Прочность, живучесть и разрушение материалов и конструкций
Ключевые слова Сварка трением с перемешиванием, титановые сплавы, сплавы повышенной прочности, контролируемое формирование структуры, прочность сварных соединений
Код ГРНТИ53.49.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
В ходе выполнения проекта планируется получение следующих основных результатов:
1. Данные о процессе изнашивания рабочего инструмента, изготовленного из жаропрочного сплава на основе никеля в процессе СТП титановых сплавов ВТ20, ВТ23 в зависимости от условий термомеханического воздействия при СТП.
2. Сведения об условиях теплового и механического воздействия в процессе СТП, обеспечивающих формирование структурно-фазового состояния неразъемных соединений титановых сплавов ВТ20 и ВТ23.
3. Результаты оптимизации процесса СТП посредством комбинированного регулирования параметров режима сварки и внутреннего охлаждения инструмента для получения прочных и бездефектных неразъемных соединений титановых сплавов ВТ20 и ВТ23.
4. Обобщенные физико-механические критерии, связывающие особенности формирования структуры прочных неразъемных соединений титановых сплавов ВТ20 ВТ23 с условиями процесса СТП.
Результаты проекта позволят сформулировать основные критерии формирования структуры неразъемных соединений (α+β)- и α’-титановых сплавов в процессе СТП с использованием рабочего инструмента из жаропрочного сплава на основе никеля. Фундаментальная значимость результатов проекта – сведения об управлении структурно-фазовым состоянием неразъемных соединений титановых высокопрочных сплавов при интенсивном термомеханическом воздействии в процессе СТП, и о взаимосвязи структурно-фазового состояния, эксплуатационных свойств и параметров процесса получения. Практическая значимость результатов проекта – обеспечение возможности получения неразъемных соединений сплавов ВТ20 и ВТ23.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Проведенные работы по получению сварных соединений показали, что для СТП высокопрочных сплавов ВТ20, ВТ23 и, особенно, наиболее прочного из них сплава ВТ20 сварочные инструменты из материалов, применяемых для сварки низко- и среднепрочных титановых сплавов, таких как ВТ6, ВТ14, ВТ1-0 и ОТ4-1 являются ограниченно применимыми.
Результаты исследований структуры и свойств показали, что в зоне перемешивания образцов-имитаторов сплава ВТ20 и образцов стыковых соединений сплава ВТ23 фазовый состав практически не изменился, что позволило получить достаточно высокие механические свойства. Снижение механических свойств полученных соединений на 15 – 20% по сравнению с исходным материалом, связано, главным, образом с наличием интерметаллидных частиц в зоне перемешивания. Интерметаллидные частицы образовываются вследствие интенсивного износа инструмента, обусловленного экстремальными условиями термомеханического воздействия в зоне сварки и адгезионно-диффузионным взаимодействием со свариваемым металлом,
Таким образом, по результатам выполненных работ можно констатировать, что методом СТП принципиально возможно получать стыковые сварные соединения высокопрочных титановых сплавов ВТ20 и ВТ23. Для получения СТП-соединений с механическими свойствами, близкими к свойствам основного металла, и возможности практического применения технологии сварки указанных сплавов необходима разработка сварочного инструмента, материал которого способен в процессе сварки выдерживать экстремальные термомеханические нагрузки и обеспечить минимальное образование частиц износа.
Публикации
1.
Рубцов В.Е., Савченко Н.Л., Амиров А.И., Чумаевский А.В., Сидоров Е.А., Колубаев Е.А.
Wear of nickel heat-resistant tools during friction stir welding of high-strength titanium alloys
Russian Physics Journal , Russ Phys J (2025). https://doi.org/10.1007/s11182-025-03568-z (год публикации - 2025)
10.1007/s11182-025-03568-z
2.
Рубцов В.Е., Савченко Н.Л., Амиров А.И., Чумаевский А.В., Сидоров Е.А., Колубаев Е.А.
Formation of structure and properties of high-strength titanium alloy by friction stir welding
Russian Physics Journal , Russ Phys J (2025). https://doi.org/10.1007/s11182-025-03564-3 (год публикации - 2025)
10.1007/s11182-025-03564-3