Зыкова А.П. – канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотр. лаборатории структурного дизайна перспективных материалов
634055, г. Томск, пр. Академический, 2/4
Zykova A.P. – Cand. Sci. (Phys.-Math.), researcher of the Laboratory of structural design and advanced materials
634055, Russia, Tomsk, Akademicheskii pr., 2/4
Воронцов А.В. – аспирант, мл. науч. сотр. лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях
634055, г. Томск, пр. Академический, 2/4
Vorontsov A.V. – postgraduate student, junior researcher of the Laboratory of local metallurgy in additive technologies
634055, Russia, Tomsk, Akademicheskii pr., 2/4
Чумаевский А.В. – канд. техн. наук, науч. сотр. лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях
634055, г. Томск, пр. Академический, 2/4
Chumaevskii А.V. – Cand. Sci. (Eng.), researcher of the Laboratory of local metallurgy in additive technologies
634055, Russia, Tomsk, Akademicheskii pr., 2/4
Гурьянов Д.А. – аспирант, мл. науч. сотр. лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях
634055, г. Томск, пр. Академический, 2/4
Gurianov D.A. – postgraduate student, junior researcher of the Laboratory of local metallurgy in additive technologies
634055, Russia, Tomsk, Akademicheskii pr., 2/4
Гусарова А.В. – аспирант, мл. науч. сотр. лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях
634055, г. Томск, пр. Академический, 2/4
Gusarova A.V. – postgraduate student, junior researcher of the Laboratory of local metallurgy in additive technologies
634055, Russia, Tomsk, Akademicheskii pr., 2/4
Савченко Н.Л. – докт. техн. наук, вед. науч. сотр. лаборатории контроля качества материалов и конструкций
634055, г. Томск, пр. Академический, 2/4
Savchenko N.L. – Dr. Sci. (Eng.), leading researcher of the Laboratory for quality control of materials and structures
634055, Russia, Tomsk, Akademicheskii pr., 2/4
Колубаев Е.А. – докт. техн. наук, зав. лабораторией локальной металлургии в аддитивных технологиях
634055, г. Томск, пр. Академический, 2/4
Kolubaev E.A. – Dr. Sci. (Eng.), head of the Laboratory of local metallurgy in additive technologies
634055, Russia, Tomsk, Akademicheskii pr., 2/4
Фрикционная перемешивающая обработка (ФПО) – это передовая технология поверхностного изменения микроструктуры металлов и сплавов для улучшения механических и эксплуатационных свойств. Предыдущие работы по обработке титановых сплавов показали, что варьирование технологических параметров ФПО (таких, как скорость вращения, скорость перемещения и сила прижима инструмента) значительно влияет на эволюцию микроструктуры и механические свойства ВТ6. Однако влияние многопроходной ФПО на сплав ВТ6 не было изучено. Поэтому в работе исследовано влияние четырехпроходной ФПО титанового сплава ВТ6 на эволюцию микроструктуры, механические свойства и износостойкость этого сплава. Анализ микроструктуры показал, что зоне перемешивания формируется неоднородная микроструктура с динамически рекристаллизованными равноосными α-зернами, β-зернами и β-областями с α-фазой игольчатого и ламинарного типов, что связано с температурным градиентом зоны перемешивания в процессе ФПО. Установлено, что с увеличением количества проходов ФПО до 3 раз наблюдается повышение предела прочности (до 1173 МПа) и износостойкости (на 33 %). Улучшение предела прочности образцов после 3 проходов ФПО обусловлено уменьшением размеров зерен в зоне перемешивания на 88 % по сравнению с исходным ВТ6. Показано, что после 4 проходов ФПО в зоне перемешивания происходит увеличение размеров зерен и понижение предела прочности до 686 МПа, что связано с образованием крупных дефектов по контуру потоков металла. При этом износостойкость ВТ6 после 4 проходов ФПО возрастает на 39 % по сравнению с исходным материалом.
Friction stir processing (FSP) is an advanced technology for altering the surface microstructure of metals and alloys to improve mechanical and performance properties. Previous research on titanium alloy processing showed that varying the FSP process parameters (such as rotational speed, movement speed and tool contact force) significantly affects the Ti–6Al–4V microstructure evolution and mechanical properties. However, the effect of multipass FSP on the Ti–6Al–4V alloy was not studied. Therefore, this paper studies the effect of four-pass FSP of the Ti–6Al–4V titanium alloy on the microstructure evolution, mechanical properties and wear resistance of this alloy. Microstructure analysis showed that the stirring zone forms heterogeneous microstructure with dynamically recrystallized equiaxed α grains, β grains and β areas with α phase of needle and laminar type, which is associated with the stirring zone temperature gradient during FSP. It was found that an increase in the number of FSP passes up to 3 times improves the ultimate tensile strength (up to 1173 MPa) and wear resistance (by 33 %). The improved ultimate tensile strength of samples after 3 FSP passes is caused by grain size reduction in the stirring zone by 88 % compared to the initial Ti–6Al–4V alloy. It was shown that after 4 FSP passes the grain size increases and the ultimate tensile strength decreases to 686 MPa in the stirring zone, which is associated with large defects formed along the contour of metal flows. At the same time the Ti–6Al–4V wear resistance after 4 FSP passes increases by 39 % compared to the raw material.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.