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.  

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.  

bez smesheniya lucha.jpg
Структура соединения, полученного без смещения луча 

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   

posle smesheniya lucha.png

Структура соединения, полученного после смещения лазерного луча на 1 мм  

Автор: Елена Ли.

Источник: ​www.popmech.ru 

​www. tehnowar.ru

Похожие новости

  • 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.
    5271
  • 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.
    833
  • 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.
    1108
  • 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.
    706
  • 02/02/2021

    Президент РАН в Новосибирске: новые материалы для нужд СКИФа

    ​​​В рамках визита в Новосибирск глава Российской академии наук Александр Сергеев посетил Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН. На встрече представили результаты проекта "Создание теоретической  и экспериментальной  платформы для изучения физико-химической механики материалов со сложными условиями нагружения".
    437
  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    4702
  • 09/07/2021

    Год науки и технологий/Наука и университеты: Специализированные учебные научные центры погружают детей в прикладную науку

     В Год науки и технологий Правительство РФ внесло на рассмотрение Государственной Думы законопроект о финансировании специализированных учебных научных центров (СУНЦ) из федерального бюджета, а не через систему грантов, как это было раньше.
    608
  • 05/06/2016

    Спечь или взорвать?: разработки ученых Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН

    ​​Шарики вместо метеоритов, танки из военного училища и шедевр японского приборостроения для «выпечки» новых материалов. О том, как ученые Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН создают новые материалы для авиации, космоса и повседневной жизни.
    5403
  • 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.
    2628
  • 21/10/2019

    Как делают науку в Сибири

    Чем живет сибирская наука? Обычно мы слышим об ученых либо в связи с прорывными и особо интересными открытиями. Либо благодаря созданию новых научных объектов, таких как ЦКП СКИФ. Либо, как это ни печально, из-за каких-либо конфликтов.
    1921