Yugra State University BulletinYugra State University BulletinВестник Югорского государственного университета1816-92282078-9114Yugra State University63039210.18822/byusu20240151-61New materials and technologyНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИResearch ArticlePossibility of application of the ARDS method for obtaining permanent joints of composite materials reinforced with highly dispersed phase of titanium carbide obtained on the basis of aluminum-magnesium alloysВозможность применения метода АРДС для получения неразъемных соединений композиционных материалов, армированных высокодисперсной фазой карбида титана, полученных на основе алюминиево-магниевых сплавовSherinaYulia V.ШеринаЮлия Владимировна
Russian Federation

Post-graduate Student

аспирант

yulya.makhonina.97@inbox.ruLutzAlfiya R.ЛуцАльфия Расимовна
Russian Federation

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

кандидат технических наук, доцент

yulya.makhonina.97@inbox.ruBogatovMaxim V.БогатовМаксим Валерьевич
Russian Federation

Engineer of 1 category

инженер

yulya.makhonina.97@inbox.ruGolubovskiyEvgeny N.ГолубовскийЕвгений Николаевич
Russian Federation

Deputy Chief Metallurgist

заместитель главного металлурга

yulya.makhonina.97@inbox.ruSamara State Technical UniversityСамарский государственный технический университетLLC Scientific and Production Center SamaraООО «Научно-производственный центр Самара»OJSC Metallist-SamaraОАО «Металлист-Самара»2304202420151611604202416042024Copyright ©; 2024, Yugra State UniversityCopyright ©; 2024, Югорский государственный университет2024Yugra State UniversityЮгорский государственный университетhttps://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0https://vestnikugrasu.org/byusu/article/view/630392

Subject of research: the evaluation of the possibility of using the argon arc welding method (ARWM) to obtain unbreakable joints of composite materials AMg2-10%TiC and AMg6-10%TiC.

Purpose of research: obtaining welded joints by argon-arc welding with a non-consumable electrode based on aluminum matrix composite materials AMg2-10%TiC and AMg6-10%TiC using filler rod grade 5356 and comparing the structure and properties of AMKM welded samples with welded samples of AMg2 and AMg6 matrix alloys obtained using the same methods modes.

Methods of research: studies were carried out to control visible and hidden defects, metallographic analysis, as well as an assessment of the mechanical properties of welded joints. It has been established that the level of ARDS weldability of composite materials AMg2-10%TiC and AMg6-10%TiC is at the level of ARDS weldability of matrix alloys AMg2 and AMg6.

Main results of research: it is shown that when using the ARDS method it is possible to dislocate reinforcing particles of titanium carbide in composite materials AMg2-10%TiC and AMg6-10%TiC from the base metal zone to the heat affected zone as well as to the weld zone. It was found that the presence of welded joint in composite material AMg2-10%TiC leads to an increase in hardness and yield strength.

Предмет исследования: возможности применения метода аргонодуговой сварки (АРДС) для получения неразъемных соединений композиционных материалов АМг2-10%TiC и АМг6-10%TiC.

Цель исследования: получение сварных соединений методом аргонодуговой сварки неплавящимся электродом на основе алюмоматричных композиционных материалов АМг2-10%TiC и АМг6-10%TiC с использованием присадочного прутка марки 5356 и сравнение структуры и свойств сварных образцов АМКМ со сварными образцами матричных сплавов АМг2 и АМг6, полученных по одинаковым режимам.

Методы исследования: проведены исследования по контролю видимых и скрытых дефектов, металлографический анализ, а также оценка механических свойств сварных соединений. Установлено, что уровень свариваемости методом АРДС композиционных материалов АМг2-10%TiC и АМг6-10%TiC находится на уровне свариваемости АРДС матричных сплавов АМг2 и АМг6.

Основные результаты исследования: показано, что при использовании метода АРДС возможно дислоцирование армирующих частиц карбида титана в композиционных материал АМг2-10%TiC и АМг6-10%TiC из зоны основного металла в зону термического влияния, а также зону сварного шва. Установлено, что наличие сварного соединения в композиционном материале АМг2-10%TiC приводит к повышению твердости и предела текучести.

argon-arc weldingcomposite materialmechanical propertiesаргонодуговая сваркакомпозиционный материалмеханические свойстваПанфилов, А. А. Проблемы и перспективы развития производства и применения алюмоматричных композиционных сплавов / Е. С. Прусов, В. А. Кечин. – Текст: непосредственный // Труды нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. – 2013. – № 2 (99). – С. 210–217.Михеев, Р. С. Алюмоматричные композиционные материалы с карбидным упрочнением для решения задач новой техники / Р. С. Михеев, Т. А. Чернышова. – М.: Издание РФФИ, 2013. – 356 с. – Текст: непосредственный.Pandey U., Purohit R., Agarwal P., Dhakad S.K., Rana R.S. Effect of TiC particles on the mechanical properties of aluminium alloy metal matrix composites (MMCs) // Materials Today: Proceedings. 2017. № 4. рp. 5452-5460.Zhou D., Qiu F., Jiang Q. The nano-sized TiC particle reinforced Al–Cu matrix composite with superior tensile ductility // Mater. Sci. Eng. A. 2015. № 622. рр. 189–193.Nath H., Amosov A. P. SHS amidst other new processes for in-situ synthesis of Al-matrix composites: A review // Int. Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 2016. №. 25. рр. 50–58.Pramod S.L., Bakshi S.R., Murty B.S. Aluminum-based cast in situ composites: A Review // J. Mater. Eng. Perform. 2015. №. 24(6). рр. 2185–2207.Chaubey A.K., Prashanth K.G., Ray N., Wang Z. Study on in-situ synthesis of Al-TiC composite by self - propagating high temperature synthesis process // MSAIJ. 2015. №. 12. рр. 454–461.Амосов, А. П. Применение различных порошковых форм углерода для армирования алюмоматричных композиционных материалов углеродом и карбидом титана (обзор) / А. П. Амосов, А. Р. Луц, А. Д. Рыбаков, Е. И. Латухин. – Текст: непосредственный // Известия вузов. Цветная металлургия. – 2020. – № 4. – С. 44–64.Луц, А. Р. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез наноструктурных композиционных сплавов (Al–2%Mn)–10%TiC и (Al–5%Cu–2%Mn)–10%TiC при легировании порошковым марганцем / А. Р. Луц, А. П. Амосов, Е. И. Латухин. – Текст: непосредственный // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2018. – №. 3. – С. 30–40.Lei Wang, Feng Qiu, Qinglong Zhao, Huiyuan Wang, Qichuan Jiang. Simultaneously increasing the elevated-temperature tensile and plasticity of in situ nano-sized TiCx/Al-Cu-Mg composites // Materials. 2017. №. 125. рр. 7-12.Anand Kumar, Manas Mohan Mahapatra, Pradeep Kumar Jha. Fabrication and Characterizations of Mechanical Properties of Al-4.5%Cu/10TiC Composite by In-Situ Method // Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering. 2012. №. 11. рр. 1075–1080.Курганова, Ю. А. Исследование механических свойств перспективных алюмоматричных композиционных материалов, армированных SiC и Al2O3 / Ю. А. Курганова, А. Г. Колмаков, Ицзинь Чэнь, С. В. Курганов. – Текст: непосредственный // Материаловедение. – 2021. – № 6. – С. 34–38.Колачев, Б. А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов / Б. А. Колачев, М. И. Елагин, В. А. Ливанов. – М.: МИСИС, 2001. – 432 с. – Текст: непосредственный.Белов, Н. А. Фазовый состав алюминиевых сплавов / Н. А. Белов. – М.: МИСИС, 2009. – 389 с. – Текст: непосредственный.Арзамасов, Б. Н. Материаловедение: учебник для вузов / Б. Н. Арзамасов, В. И. Макарова, Г. Г. Мухин, Н. М. Рыжов, В. И. Силаева. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 648 с. – Текст: непосредственный.Луц, А. Р. Влияние термической обработки на структуру и свойства композиционного материала АМг2-10%TiC, полученного методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза / А. Р. Луц, Ю. В. Шерина, А. П. Амосов, А. Д. Качура. – Текст: непосредственный // Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, г. Пермь, 10–14 октября 2022 г. – С. 363–367.Шерина, Ю. В. Влияние армирования высокодисперсной фазой карбида титана и последующей термической обработки на структуру и свойства сплава АМг6 / Ю. В. Шерина, А. Р. Луц, П. Е. Кичаев, М. В. Богатов, А. П. Амосов. – Текст: непосредственный // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2023. – №. 5 (143). – С. 15–21.Чернышов, Г. Г. Дуговая сварка дискретно армированных композиционных материалов с алюминиевыми матрицами: структур и свойства / Г. Г. Чернышов, Т. А. Чернышова // Заготовительные производства в машиностроении. – 2004. – № 5. – С. 5–9.Чернышов, Г. Г. Влияние термического цикла дуговой сварки на структуру и свойства сварных швов дисперсно-наполненных металлокомпозитов / Г. Г. Чернышов, А. М. Рыбачук, Т. А. Чернышова и др. – Текст: непосредственный // Сварочное производство. – 2001. – № 11. – С. 7–13.Garcia R., Lopez V.H., Bedolla E., Manzano A. A comparative study of the MIG welding of Al/TiC composites usingчdirect and indirect electric arc processes // Journal of materials science. 2003. № 38. рр. 2771–2779.Черепивская, Е. В. Сварка плавлением дисперсно–упрочненных композиционных материалов на основе алюминия, содержащих частицы карбида кремния (обзор) / Е. В. Черепивская, В. Р. Рябов. – Текст: непосредственный // Автоматическая сварка. – 2002. – № 4. – С. 12–18.Urena A., Rodrigo P., Gil L., Escalera M.D., Baldonedo J.L. Interfacial reactions in an Al–Cu–Mg (2009)/SiCw composite during liquid processing. Part II. Arc welding // Journal of materials science. 2001. № 36. рр. 429 – 439.Рябов, В. Р. Исследование свариваемости дисперсно-упрочнённого композиционного материала Al + SiC / В. Р. Рябов, А. Н. Муравейник, В. П. Будник и др. – Текст: непосредственный // Автоматическая сварка. – 2001. – № 11. – С. 15–19.Овчинников, В. В. Дефектация сварных швов и контроль качества сварных соединений: учебник для студ. учреждений сред. проф. Образования / В. В. Овчинников. – М.: Издательский центр «Академия», 2017. – С. 224. – Текст: непосредственный.Пат.743175 США МКМ В 23 К 9/23, МКИ 219/137. Method of welding of metal matrix composites / Das. K. Bhadwan. Опубл. 21.06.88.