Композитные материалы, состоящие из слоев алюминиевого сплава и стали, широко используются в производстве крупных инженерных конструкций, в том числе в судостроении и вагоностроении. Однако традиционная сварка не позволяет получить высокопрочные соединения из-за различных свойств алюминиевых сплавов и сталей. В этой связи для соединения таких материалов применяют взрывную сварку.

В недавнем исследовании ученые изучили структуру многослойного материала, состоящего из алюминиевых сплавов AA1070-AlMg6-AA1070 и стали VT1-0-08Cr18Ni10Ti, после взрывной сварки и термообработки при различных условиях.

Было обнаружено, что в слое AlMg6 на границе раздела AlMg6-AA1070 образуются анизотропные зерна, вытянутые вдоль поверхности сварного шва. В слое AA1070 происходит обогащение магнием за счет его диффузии из AlMg6. В слоях AlMg6 и VT1-0 были обнаружены адиабатические сдвиговые полосы, которые начинаются на границе сварного шва и распространяются вглубь материала.

Оптимальной температурой для термообработки оказалась температура 450–500 °C. При этой температуре внутренние напряжения снижаются, а структура зерен в слое AlMg6 не грубеет.

Испытания на разрыв показали, что прочность на разрыв композитного материала после взрывной сварки составила 130 ± 10 МПа, что превышает прочность сплава AA1070.

Таким образом, проведенное исследование продемонстрировало, что взрывная сварка является эффективным методом для создания высокопрочных композитных материалов из алюминиевых сплавов и сталей. Полученные результаты открывают новые перспективы для использования взрывной сварки в инженерных приложениях, где требуется высокая прочность и надежность соединений.

В данной работе принимал участие Денис Шахрай – завотделом экстремального состояния вещества ФИЦ ПХФ и МХ РАН, при участии коллег из Института структурной макрокинетики и материаловедения им. А.М. Мержанова (ИСМАН) Российской академии наук, Черноголовка, Россия.

Результаты исследования были опубликованы в высокорейтинговом журнале: “Journal of Manufacturing and Materials Processing” – Q-1, IF=3

Andrey Malakhov, Nemat N Niyezbekov, Igor Denisov, I. V. Saikov, Denis Shakhray, Evgenii Volchenko // Study of Structure Formation in Multilayer Composite Material AA1070-AlMg6-AA1070-Titanium (VT1-0)-08Cr18Ni10Ti Steel after Explosive Welding and Heat Treatment // Journal of Manufacturing and Materials Processing, том 8, издание 5, страницы 188

DOI: 10.3390/jmmp8050188