Лазерный мир

Пугачева (Вандышева) Н.Б. Оришич А.М. Черепанов А.Н. Сенаева (Пугачева) Е.И. Трушина Е.Б.  //  // Физика металлов и металловедение. 2020. Т. 121. № 11. С. 1213–1219. DOI: 10.31857/S001532302011008X

Исследованы химический состав и микроструктура сварного соединения AISI 321/Cu/Ta/Ti, полученного СО2-лазером. Анализ химического состава показал, что пластина Ta, расположенная между пластиной Cu и Ti, является барьером для расплавления Тi в сварочной ванне. Материал сварного шва состоит из твердого раствора на основе меди, аустенита и частиц интерметаллидов (Ta,Ti)(Fe,Cr)2 и (Ta,Ti)Сu3 размерами 10–50 мкм.

Тантал активно взаимодействует с расплавом на основе Fe. Вблизи границы титанового сплава и пластины Ta образуется диффузионная зона, состоящая из b-Ti и частиц интерметаллидов (Ti,Ta)2Cu. Разрушение соединения при испытаниях на растяжение происходит по границе зоны (Fe + Cu) и пластины Ta, sв = 215 МПа. В процессе лазерной сварки по выбранному режиму полного расплавления пластины Taк не произошло, что объясняется существенным превышением температуры плавления этого металла по сравнению с остальными соединяемыми сплавами [8, 10]. В первую очередь начинает плавить- ся Cu. Образовавшийся расплав нагревает сталь, происходит диффузионное проникновение Cu в тонкий слой стали на границе сталь/Cu, образуется диффузионная зона (ДЗ1).

Затем расплавляется часть металла ДЗ1, из которой конвективные потоки расплава, образующиеся при движении луча лазера и пульсации парогазового канала [12], “вырывают” отдельные фрагменты и перемешивают их с расплавом Cu. В нижней части СШ, где интенсивность конвективного перемешивания существенно ниже, наблюдали не успевшие ото- рваться участки ДЗ1 (рис. 1а и 2). Известно [9], что в системе Fe–Cu существует область расслоения расплавов этих металлов. Очевидно, такое расслоение успевает произойти при лазерной сварке. В центральной части СШ под воздействием конвективных потоков расплва происходит измельчение областей расплава на основе Fe. После кристаллизации области твердого раствора на основе Fe глобулярной или сферической формы достаточно равномерно распре- делены в твердом растворе на основе Cu (рис. 1б). Вблизи пластины Ta расплав на основе Fe образу- ет сплошную прослойку (рис. 1). Пластина Ta с первых секунд попадания на нее расплава Fe начинает растворяться в нем путем контактного плавления. Об этом свидетельствуют результаты микрорентгеноспектрального анализа (рис. 2 и 3).

Полное содержание на https://elibrary.ru/item.asp?id=44137329