Preview

Journal of Advanced Materials and Technologies

Расширенный поиск

Граница соединения АМг6–АМг6: микроструктура и механические свойства после сварки взрывом

https://doi.org/10.17277/jamt.2023.04.pp.304-315

Аннотация

Сплавы системы Al–Mg широко используются в судостроении, вагоностроении и других отраслях промышленности благодаря низкой плотности, высокой прочности и коррозионной стойкости. Цель работы – проведение детального исследования микроструктуры границы соединения АМг6–АМГ6 после сварки взрывом. Результаты исследования позволили лучше понимать процесс формирования соединений при сварке взрывом сплава АМг6 с другими металлами и сплавами. Металлографические исследования образцов проводили с помощью оптической и электронной микроскопии. Для исследования механических свойств проведены испытания прочности на отрыв и измерена микротвердость слоев. Оптическая и электронная микроскопия показала, что в процессе сварки взрывом в материалах образуются полосы адиабатического сдвига. Увеличение параметров сварки взрывом приводит к увеличению полос адиабатического сдвига в метаемом и основном слое. Также на границе соединения были обнаружены темнотравящиеся структуры. Предположительно такие структуры представляют собой скопления дефектов и интерметаллических соединений. Установлено, что для получения прочного соединения АМг6 с другими металлами и сплавами необходимо обеспечить пластическую деформацию свариваемых поверхностей при минимальном нагреве зоны соединения. Максимальная прочность соединения составила 150 МПа по режиму 2 и 242 МПа по режиму 3, соответственно.

Об авторах

А. Ю. Малахов
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН
Россия

Малахов Андрей Юрьевич, кандидат технических наук, старший научный сотрудник

ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432



И. В. Сайков
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН
Россия

Сайков Иван Владимирович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, заместитель директора по научной работе

ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432



И. В. Денисов
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН
Россия

Денисов Игорь Владимирович, кандидат технических наук, научный сотрудник

ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432



А. А. Бердыченко
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
Россия

Бердыченко Александр Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой современных специальных материалов

пр. Ленина, 46, Барнаул, 656038



С. Г. Иванов
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
Россия

Иванов Сергей Геннадьевич, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник

пр. Ленина, 46, Барнаул, 656038



Н. Н. Ниёзбеков
Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения им. А. Г. Мержанова РАН
Россия

Ниёзбеков Неъмат Ниёзбекович, младший научный сотрудник

ул. Академика Осипьяна, 8, Черноголовка, 142432



Список литературы

1. Wahid MA, Siddiquee AN, Khan ZA. Aluminum alloys in marine construction: characteristics, application, and problems from a fabrication viewpoint. Marine Systems & Ocean Technology. 2020;(15):70-80. DOI:10.1007/s40868-019-00069-w

2. Hosseinabadi OF, Khedmati MR. A review on ultimate strength of aluminium structural elements and systems for marine applications. Ocean Engineering. 2021;(232):109153. DOI:10.1016/j.oceaneng.2021.109153

3. Hirsch J. Aluminium in innovative light-weight car design. Materials Transactions. 2011;(52):818-824. DOI:10.2320/matertrans.L-MZ201132

4. Del Pero F, Delogu M, Berzi L, Dattilo CA, Zonfrillo G, Pierini M. Sustainability assessment for different design solutions within the automotive field. Procedia Structural Integrity. 2019;(24):906-925. DOI:10.1016/j.prostr.2020.02.080

5. Senkov ON, Bhat RB, Senkova SV. High strength aluminum alloys for cryogenic applications. Metallic Materials with High Structural Efficiency. 2004;146:151-162. DOI:10.1007/1-4020-2112-7_15

6. Atabaki MM, Nikodinovski M, Chenier P, Ma J, Harooni M, Kovacevic R. Welding of aluminum alloys to steels: An overview. Journal for Manufacturing Science and Production. 2014;14(2):59-78. DOI:10.1515/jmsp-2014-0007

7. Ahmed MMZ, Jouini N, Alzahrani B, El-Sayed Seleman MMES, Jhaheen M. Dissimilar friction stir welding of AA2024 and AISI 1018: Microstructure and mechanical properties. Metals. 2021;(11):330. DOI:10.3390/met11020330

8. Vincze G, Simões F, Butuc M. Asymmetrical rolling of aluminum alloys and steels: A review. Metals. 2020;(10):1126. DOI:10.3390/met10091126

9. Shi H, Qiu R, Tu Y, Yu H, Yin D. Study on the joining characteristics of diffusion welding lap joint with various temperatures between aluminum alloy and stainless steel. Advanced Materials Research. 2011;291-294:1003-1006. DOI:10.4028/www.scientific.net/AMR.291-294.1003

10. Zhang C, Li H, Liu Q, Huang C, Zhou K. Ultrasonic welding of aluminum to steel: A review. Metals. 2023;13:29. DOI:10.3390/met13010029

11. Poddar VS, Rathod MJ. Evaluation of mechanical properties of cold roll bonded mild steel and aluminum. Materials Today Proceedings. 2021;43:3014-3022. DOI:10.1016/j.matpr.2021.01.363

12. Yu H, Tong Y. Magnetic pulse welding of aluminum to steel using uniform pressure electromagnetic actuator. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017;91(5-8):2257-2265. DOI:10.1007/s00170-016-9928-y

13. Makhina DN, Nikulin SA, Denisov VN, Klyatskin AS. Effect of the production conditions on the structure and strength of the AMg6 Alloy – 12Kh18N10T steel bimetallic joint. Russian Metallurgy (Metally). 2020;(10):1095-1101. DOI:10.1134/S003602952010016X

14. Palaci Y, Olgun M. Influences of heat treatment on mechanical behavior and microstructure of the explosively welded grade steel / EN AW 5083 aluminium joint. Archives of Metallurgy and Materials. 2021;66(2):373-380. DOI:10.24425/amm.2021.135868

15. Carvalho GHSFL, Galvão I, Mendes R, Leal RM, Loureiro A. Explosive welding of aluminium to stainless steel using carbon steel and niobium interlayers. Journal of Materials Processing Technology. 2020;283:116707. DOI:10.1016/j.jmatprotec.2020.116707

16. Wang J, Zhang Y. A study on weldability of aluminum alloy-aluminum-steel transition joints. Advanced Materials Research. 2013;631-632:713-716. DOI:10.4028/www.scientific.net/AMR.631-632.713

17. Boroński D, Skibicki A, Maćkowiak P, Płaczek D. Modeling and analysis of thin-walled Al/steel explosion welded transition joints for shipbuilding applications. Marine Structures. 2020;74:102843. DOI:10.1016/j.marstruc.2020.102843

18. Matteis P, Gullino A, D’Aiuto F, Puro CM, Scavino G. Welding between aluminum alloy and steel sheets by using transition joints. Journal of Materials Engineering and Performance. 2020;29:4840-4853. DOI:10.1007/s11665-020-04595-2

19. Costanza G, Crupi V, Guglielmino E, Sill A, Tata ME. Metallurgical characterization of an explosion welded aluminum/steel joint. Metallurgia Italiana. 2016;108(11):17-22.

20. LiX, Ma H, Shen Z. Research on explosive welding of aluminum alloy to steel with dovetail grooves. Materials & Design. 2015;87:815-824. DOI:10.1016/j.matdes.2015.08.085

21. Wang J, Li X-Jie, Yan H-Hao, Wang X-Hong, Wang Y-Xin. Research on titanium-copper explosive welding interface with different welding parameters. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022;122(9-10):3595-3606. DOI:10.1007/s00170-022-10102-9

22. Raj P, Ramya DG, Manoj Kumar VK, Sukesh OP. Tensile and shear strength evaluation in joining dissimilar plates of mild steel with aluminum alloy through explosive cladding approach. Materials Today. 2023;80:2753-2759. DOI:10.1016/j.matpr.2021.07.032

23. Chen X, Inao D, Tanaka S, Mori A, Li X, Hokamoto K. Explosive welding of Al alloys and high strength duplex stainless steel by controlling energetic conditions. Journal of Manufacturing Processes. 2020;58:1318-1333. DOI:10.1016/j.jmapro.2020.09.037

24. Kwiecien M, Kopyscianski M, Bloniarz R, Muszka K, Majta J. Influence of deformation conditions on the in homogeneity of plastic flow of structurally graded bimetal systems. Procedia Manufacturing. 2018;15: 1649-1655. DOI:10.1016/j.promfg.2018.07.272

25. Grinberg BA, Ivanov MA, Rybin VV, Elkina OA, Patselov AM, Antonova OV, Inozemtsev AV, Tolmachev TP. Fragmentation processes during explosion welding (review). Russian Metallurgy (Metally). 2013;727-737. DOI:10.1134/S0036029513100030

26. Greenberg BA, Ivanov MA, Kuzmin SV, Lysak VI. Explosive welding: Processes and structures. 1nd ed. Boca Raton: CRC Press; 2019. 242 p. DOI:10.1201/9780429340550

27. Rouzbeh A, Sedighi M, Hashemi R. Comparison between explosive welding and roll-bonding processes of AA1050/Mg AZ31B bilayer composite sheets considering microstructure and mechanical properties. Journal of Materials Engineering and Performance. 2020;29:6322-6332. DOI:10.1007/s11665-020-05126-9

28. Fang Z, Shi C, Shi H, Sun Z. Influence of explosive ratio on morphological and structural properties of Ti/Al clads. Metals. 2019;9:119. DOI:10.3390/met9020119

29. Zerui S, Changgen S, Zhonghang F, Hang S. A dynamic study of effect of multiple parameters on interface characteristic in double-vertical explosive welding. Materials Research Express. 2020;7:016541. DOI:10.1088/2053-1591/ab6538

30. Bugajska M, Maj L, Jarzebska A, Terlicka S, Faryna M, Szulc Z, Wojewoda-Budka J. Variety of aluminum/steel interface microstructures formed in explosively welded clads followed by the weld’s thermal expansion response. Journal of Materials Engineering and Performance. 2022;31:7088-7097. DOI:10.1007/s11665-022-07027-5

31. Sherpa BB, Kumar PD, Upadhyay A, Kumar A, Agarwal A, Tyagi S. Effect of explosive welding parameters on Al/LCS interface cladded by low velocity of detonation explosive welding (LVEW) process. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021;113(11-12):3303-3317. DOI:10.1007/s00170-021-06800-5

32. Malakhov AY, Saikov IV, Denisov IV, Niyezbekov NN. AlMg6 to titanium and AlMg6 to stainless steel weld interface properties after explosive welding. Metals. 2020;(10):1500. DOI:10.3390/met10111500

33. Trikov YP, Gurevich VG, Shmorgunov VG. Layered composites based on aluminum and its alloys. Moscow: Metallurgizdat; 2004. 230 p. (In Russ.)

34. Ambroziak A, Korzeniowski M, Kustron P, Winnicki M, Sokołowski P, Harapinska E. Friction welding of aluminium and aluminium alloys with steel. Advances in Materials Science and Engineering. 2014;1-15. DOI:10.1155/2014/981653

35. Grignon F, Benson D, Vecchio KS, Meyers MA. Explosive welding of aluminum to aluminum: analysis, computations and experiments. International Journal of Impact Engineering. 2004;30:1333-1351. DOI:10.1016/j.ijimpeng.2003.09.049

36. Ren L, Gu H, Wang W, Wang S, Li C et al. Effect of mg content on microstructure and properties of Al–Mg alloy produced by the wire arc additive manufacturing method. Materials. 2019;(12):4160. DOI:10.3390/ma12244160

37. Saikov IV, Malakhov AY, Saikova GR, Denisov IV, Gulyaev PYu. Influence of explosive welding parameters on the structure of interface in brass–invar thermobimetal. Inorganic Materials: Applied Research. 2020;(11):448-452. DOI:10.1134/S2075113320020331

38. George F, Vander V. ASM Handbook: Metallography and Microstructures. 9nd ed. United States: ASM International; 2004. 1184 p.

39. Thomas J, Bruno Dehua Y, Mueller E, George F, Vander V, Jeffrey AJ, Magdefrau N, Deacon R. Materials characterization. 10nd ed. United States: ASM International; 2019. 800 p.

40. Berdychenko AA, Guryev AM, Ivanov SG, Guryev MA, Sitnikov AA. Morphology of layered metal composites, obtained in various ways. Fundamental'nyye problemy sovremennogo materialovedeniya. 2021;2:216-223. (In Russ.)

41. Kazakov AA, Ryaboshuk SV, Lyubochko DA, Chigintsev LS. Research on the origin of nonmetallic inclusions in high-strength low-alloy steel using automated feature analysis. Microscopy and Microanalysis. 2015;(21):1755-1756. DOI: 10.1017/S1431927615009551

42. Vander Voort GF, Pakhomova O, Kazakov A. Evaluation of normal versus non-normal grain size distributions. Materials Performance and Characterization. 2016;5(5). DOI:10.1520/MPC20160001

43. Kazakov AA, Kiselev D. Industrial application of thixomet image analyzer for quantitative description of steel and alloy's microstructure. Metallography, Microstructure, and Analysis. 2016;5(4):294-301. DOI:10.1007/s13632-016-0289-6

44. Kazakov AA, Kovalev P, Ryaboshuk S. Metallurgical expertise as the base for determination of nature of defects in metal products. CIS Iron and Steel Review. 2007;(1-2):7-13.

45. Buravova SN, Petrov EV. Acceleration of mass transfer under dynamic loading. Russian Journal of Physical Chemistry B. 2018;12:120-128. DOI:10.1134/S1990793118010153


Рецензия

Для цитирования:


Малахов А.Ю., Сайков И.В., Денисов И.В., Бердыченко А.А., Иванов С.Г., Ниёзбеков Н.Н. Граница соединения АМг6–АМг6: микроструктура и механические свойства после сварки взрывом. Journal of Advanced Materials and Technologies. 2023;8(4):294-303. https://doi.org/10.17277/jamt.2023.04.pp.304-315

For citation:


Malakhov A.Yu., Saikov I.V., Denisov I.V., Berdychenko A.A., Ivanov S.G., Niyozbekov N.N. AlMg6–AlMg6 weld interface: microstructure and mechanical properties after explosive welding. Journal of Advanced Materials and Technologies. 2023;8(4):294-303. https://doi.org/10.17277/jamt.2023.04.pp.304-315

Просмотров: 33

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-2192 (Print)
ISSN 2782-2206 (Online)