СВАРКА РАЗНОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

СВАРКА АЛЮМИНИЯ С ДРУГИМИ МЕТАЛЛАМИ

: Соединения алюминия и его сплавов с различными ти­

пами сталей имеют большое значение для промышленности, поскольку в них сочетается легкость, хорошая электриче­ская проводимость, коррозионная стойкость алюминия с прочностью и пластичностью стали. Потребность в комбини­рованных сталеалюминиевых конструкциях особенно вели­ка в авиационной, судостроительной, химической промыш­ленности и других отраслях,

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АЛЮМИНИЯ С ДРУГИМИ МЕТАЛЛАМИ

Важным в изучении взаимодействия алюминия с метал­лами является кинетика роста промежуточных фаз в со­единении алюминия и его сплавов со сталью, титаном и ни­келем, а также возможность получения качественных со­единений этих металлов д различными способами т% сварки в твердом состо­янии. .

Сравнение характера взаимодействия указан­ных материалов пред - 1 ставляет интерес по еле - д дующим соображениям. мкЬ Титан, железо и никель являются переходными металлами одной груп­пы. При взаимодействии с алюминием в равновес­ных условиях они обра­зуют диаграммы состоя­ния одного типа, харак­теризующиеся наличием ряда промежуточныхтм фаз. Поэтому характер 4 взаимодействия этих ме­таллов с алюминием и со ^ сплавами в процессе сварки также должен быть в общем случае О одинаковым.

Кинетика образова­ния интерметаллидов изучалась путем метал-

лографических исследований переходной зоны биметал­лических образцов, полученных диффузионной сваркой в вакууме на различных температурно-временных режимах, а также на образцах, полученных прокаткой и подвергнутых изотермическим отжигам при различных температурах с различной длительностью [4, 6].

На рис. 33, а показана кинетика роста интерметалличес­кого слоя в соединении АДО—X18Н ЮТ, полученном прокат­кой, в процессе изотермических от­жигов его при температурах 525— 575° С.

Кинетика роста промежуточ­ных фаз в данном соединении характеризуется наличием инку­бационного периода, в течение которого интерметаллидов в пере­ходной зоне при 500-кратном увели­чении не наблюдается. С увеличе­нием температуры отжига продол­жительность инкубационного пери­ода прогрессивно сокращается, а скорость роста толщины образо­вавшегося интерметаллического слоя увеличивается.

Кинетика образования интерме­таллидов при взаимодействии чисто­го алюминия с титаном (рис. 33, б) и никелем (рис. 33, в) носит такой же характер, как и при взаимодействии со сталью. Однако, количественная зависимость продолжительности инкубационного пери­ода от температуры отжига для каждого сочетания раз­лична.

На рис. 34 показаны температурно-временные условия образования интерметаллидов в соединениях АДО — ВТ6, АДО— Х18Н10Т и АДО— никель. Области, расположен­ные левее показанных на графике прямых, характеризуют
продолжительность инкубационных периодов для различ­ных сочетаний материалов.

Как видно из графика, величина инкубационного перио­да определяется природой взаимодействующих металлов и при равных условиях взаимодействия с алюминием умень­шается при переходе от титана к стали и далее к никелю. Сравнение активности образования интерметаллидов при взаимодействии переходных металлов с алюминием с их взаимным расположением в периодической системе элементов показывает, что чем дальше расположен переходный металл от алюминия, тем активнее идет процесс образования интер­металлидов и тем при более низких температурах они обра­зуются. Наличие инкубационного периода при взаимодейст­вии указанных материалов показывает на принципиальную возможность получения качественного соединения без об­разования интерметаллидов в зоне стыка различными спо­собами сварки: прокаткой, сваркой трением, диффузион­ной сваркой и др.

Однако, по мере уменьшения продолжительности инкуба­ционного периода при переходе от сочетания АДО — ни­кель к АДО — сталь и далее к АДО — ВТ6, ограничивается число возможных способов сварки и повышаются техно­логические трудности в каждом способе сварки.

Например, получение качественных соединений алюми­ния с титаном и нержавеющей сталью без образования ин­терметаллидов возможно лишь в очень ограниченном интервале режимов. Соединение АДО—ВТ1, равнопроч­ное основному металлу алюминия, стабильно получает­ся в процессе сварки при температуре 600° С и времени до 60 мин.

При сварке алюминия со сталью на этих режимах уже интенсивно развиваются процессы образования интерме­таллидов и прочного соединения получить не удается. Для получения качественного соединения этих материалов необ­ходимо снижать температуру сварки. Однако, и при более низких температурах область оптимальных режимов по времени оказывается несравненно более узкой, чем при свар­ке алюминия с титаном.

При использовании других способов сварки, характери­зующихся более низкими температурно-временными усло­виями, представляется возможным получать качественные соединения в довольно широком интервале технологических режимов. Например, прокаткой и сваркой трением полу­чаются достаточно надежные соединения указанных ма­териалов. При этом наличие данных по кинетике роста про­межуточных фаз позволяет обоснованно выбирать допусти­мые температуры нагрева этих соединений при различных технологических операциях с ними, а также допустимую продолжительность эксплуатации их при повышенных тем­пературах.

На величину инкубационного периода существенное влияние оказывают легирующие компоненты в алюминии, что также необходимо учитывать при сварке сплавов на основе алюминия с титаном, сталью и никелем. Так, отри­цательным влиянием магния можно объяснить тот факт, что в настоящее время не удается получить надежного соеди­нения сплава АМгб непосредственно с титаном и сталями ни сваркой трением, ни прокаткой, ни тем более диффузион­ной сваркой.