В новосибирском Академгородке более чем в 2 раза увеличили прочность лазерного сварного соединения алюминия и титана, применяемых в авиастроительной промышленности.  

 
В 2020 году сотрудники Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) применили синхротронное излучение для анализа характеристик сварного соединения алюминия и титана и, благодаря полученным данным, усовершенствовали процесс лазерной сварки. В работах участвовали специалисты из Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича (ИТПМ СО РАН), Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН). Результаты исследования опубликованы в журнале «Прикладная механика и техническая физика». 
 
 
Легкие металлы: титан и алюминий — незаменимы в авиастроительной промышленности. От прочности их соединения напрямую зависит безопасность пассажиров. Автоматическая клепка — проверенный способ соединения металлов. Однако темпы производства достаточно невелики. Скорость машинной клепки не превышает 0,2 — 0,3 метров в минуту. Поэтому переход от заклепочных соединений к сварным является «голубой мечтой» авиаконструкторов. Методом лазерной сварки можно повысить скорость до 4 метров в минуту. Но прочность такого соединения не должна подвести конструкторов. 
Лазерная сварка металлов сопряжена с рядом проблем, решить которые новосибирские ученые пытались с 2017 года. Трудности возникают из-за различий в химических и физических свойствах алюминия и титана: температуры плавления, плотности и теплопроводности. В сварном шве образуются новые химические соединения, среди которых встречаются твердые и хрупкие. Кроме того, неравномерный нагрев различных соединений может привести к появлению остаточных термических напряжений. Это также влияет на прочность соединения.   
link
Чтобы понять, какие соединения и в каких количествах образуются при лазерной сварке, а затем усовершенствовать ее технологию, ученые СО РАН провели диагностику швов с помощью синхротронного излучения. Синхротронным называют электромагнитное излучение в жестком рентгеновском диапазоне, которое генерируется частицами, ускоренными магнитным полем. Просвечивая объекты синхротронным излучением, можно подробно рассмотреть их внутреннюю структуру и определить плотность в любой точке изменения.
 
 
 
 
«Структурно-фазовый состав сварного соединения титана и алюминия был впервые определен нами с помощью синхротронного излучения, — рассказал Алексей Анчаров, старший научный сотрудник ИХТТМ СО РАН, руководитель станции "Дифрактометрия в жестком рентгеновском излучении" ЦКП "СЦСТИ", кандидат химических наук, — Мы обнаружили в шве различные интерметаллидные образования (соединения двух металлов). Большинство из них оказались твердыми и хрупкими. Это снизило прочность сварного соединения титана и алюминия. Поэтому нашей следующей задачей стало получение более однородного сплава». 

 
 
 
 
Ученые решили задачу, сместив пучок лазерного излучения на 1 мм в сторону титанового сплава. Количество интерметаллидов сократилось, а прочность сварного шва увеличилась в 2,25 раза.
 
 
​Источник: www.mhealth.ru

Похожие новости

  • 12/02/2020

    Новосибирские физики провели эксперимент по изучению зоны плавления алюминий-литиевых сплавов

    ​Специалисты Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича (ИТПМ СО РАН) совместно с коллегами из Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН) отрабатывают технологию, которая позволит изучить структуру металла во время лазерной сварки.
    855
  • 21/06/2021

    Российская разработка: как отказаться от клепок на фюзеляжах самолетов

    ​В новосибирском Академгородке более чем в 2 раза увеличили прочность лазерного сварного соединения алюминия и титана, применяемых в авиастроительной промышленности.  В 2020 году сотрудники Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) применили синхротронное излучение для анализа характеристик сварного соединения алюминия и титана и, благодаря полученным данным, усовершенствовали процесс лазерной сварки.
    359
  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    6139
  • 16/04/2021

    Разработки самого высокого полета

     Каждый восьмой грант, получаемый учеными региона, посвящен аэрокосмическим исследованиям. Новосибирские ученые вносят большой вклад в освоение космоса: тренажер для стыковки космических аппаратов, технология для изготовления солнечных батарей на орбите и на Луне, катализаторы орто-пара-конверсии водорода, аэродинамические исследования перспективного российского многоразового космического корабля «Орел» — вот далеко не полный перечень разработок, рожденных в Сибири.
    785
  • 25/12/2019

    Ультрафиолетовый солнечный спектрометр, прокалиброванный в ИЯФ СО РАН, отправлен в космос

    ​Специалисты центра коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения (ЦКП «СЦСТИ») Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) совместно с коллегами из Института прикладной геофизики им.
    665
  • 20/03/2020

    Ученые увеличили прочность шва сварного соединения титана и алюминия более чем в два раза

    ​Специалисты Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича (ИТПМ СО РАН) совместно с коллегами из Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН) исследовали особенности лазерной сварки разнородных материалов промышленных сплавов на основе титана и алюминия.
    1138
  • 10/07/2019

    В России пройдут испытания новой модели сверхзвукового самолёта

    В России в 2019 году пройдут испытания модели сверхзвукового делового самолета разработки "Туполева" со сниженным уровнем звукового удара. Его испытают в аэродинамической трубе, сообщил "Интерфаксу" источник в авиапроме.
    2010
  • 03/07/2018

    Российские и корейские ученые разработали нанопену для звукоизоляции

    ​Командой учёных из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), научных центров России и Республики Кореи разработана эффективная и дешёвая в производстве звукопоглощающая нанопена. Материал способен снижать уровень шума на 100% больше стандартных аналогов, реагируя на звуковые волны не только высоких, но и низких частот, особенно опасных для здоровья человека.
    2691
  • 24/05/2021

    Испытание установки для лечения сложных видов рака хотят начать в Новосибирске в 2023 году

    Институт ядерной физики СО РАН планирует в 2023 году начать клинические испытания установки для лечения рака по перспективному методу бор-нейтронозахватной терапии, ее финансирование поручил предусмотреть премьер-министр РФ Михаил Мишустин.
    736
  • 29/08/2018

    В Новосибирске обсудили перспективы развития технологической кооперации науки и производства

    ​Заседание Совета главных инженеров предприятий Сибирского федерального округа на VI Международном форуме и выставке технологического развития "Технопром-2018" было посвящено перспективам развития технологической кооперации науки и производства.
    1609