КОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, СВАРЕННЫХ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКОЙ

АННОТАЦИЯ

На настоящий момент широко развивается использование различных алюминиевых сплавов, в том числе и алюминиевых матричных композитов (АМК) в различных областях, таких как автомобилестроение, авиапромышленность и строительные конструкции, благодаря их малому весу и формуемкости, что сопряжено с некоторыми возникающими дефектами [1]. В настоящее время существует много исследований по сварке АМК, усиленных SiC, Al₂O₃ и B₄C, но мало информации о коррозионных свойствах АМК, армированных TiB₂, частицы которого, в свою очередь, оказывают большое влияние на текучесть ванны расплавленного металла, сваренных импульсной лазерной сваркой [2-4]. Это исследование предназначено для изучения лазерной сварки Nd-YAG разнородных соединений Al / AMК с частицами TiB₂.

Жесткий термический цикл, характерный для лазерной сварки, существенно сокращает зону термического влияния, предотвращает фазовые и структурные превращения в околошовной зоне, приводящие к разупрочнению и снижению коррозионной стойкости сварных соединений. Сварные соединения, выполненные лазерным лучом, в ряде случаев превосходят традиционные виды сварки по характеристикам прочности, коррозионной стойкости и остаточным тепловым деформациям, что позволяет рассматривать лазерную сварку как конечную сборочную операцию, не требующую последующей механической обработки и правки

Эксперимент. АМК были получены с использованием аутогенного метода. В ходе реакции соли K₂TiF₆ и KBF₄ добавляли в надлежащих соотношениях Ti:B к расплавленной жидкости алюминиевого сплава ZL101 при 850 °C, перемешивали в течение 30 минут с регулярными интервалами и отливали в литейную форму при 750 °С.  Размер образцов для испытаний 100 мм × 50 мм × 1 мм, с чистотой частиц TiB2 99,9%.

Использовался Nd-YAG-импульсный лазерный источник (WF-300). Перед сваркой оксидная пленка на поверхности образца была удалена, а затем очищена с помощью ацетона. После сварки металлургический образец подготавливали и травили раствором фтороводорода. Химический состав анализировали и идентифицировали с использованием энергодисперсионной спектрометрии и рентгеновской дифракции Bruker. APEX II DUO. Продольный разрез сварных соединений использовался для испытания на коррозию. 5% раствор NaCl сопровождается электрохимической системой CS350H. Измерение потенциала разомкнутой цепи началось сразу после погружения образцов в раствор. Для поляризационных кривых, после погружения электрода в коррозионный раствор, рабочий электрод оставляли при потенциале разомкнутой цепи более чем на 10 минут, чтобы стабилизировать потенциал коррозии [5].

Результаты. Кривые потенциодинамической поляризации для различных образцов в 5% -ном растворе NaCl представлены на рисунке 1. Кривые катодной области в некоторой степени отражают поведение поляризации некорродированной поверхности образца и реакцию выделения водорода. Когда потенциал постепенно увеличивается до относительно высокого (анодного) потенциала, коррозия начинается на поверхности и становится более сильной с увеличением потенциала. Коррозионная стойкость сплавов в разных условиях снижалась в следующем порядке: сварная балка > 6061 Алюминий > AMК.

Фаза TiB2 диспергируется в сварной балке, что, очевидно, снижает скорость её коррозии. Принципиальная схема замедляющей коррозию фазы TiB₂ показана на рисунке 2. Следовательно, коррозионная стойкость сварного шва является наилучшей. Содержание TiB₂ в АМК составляет 5%, что недостаточно для уменьшения скорости коррозии алюминиевого сплава. Поэтому скорость коррозии AMК самая высокая.

Рисунок 1. Потенциодинамические поляризационные кривые для разных образцов в 5% растворе NaCl

Рисунок 2. Принципиальная схема фазы TiB₂, замедляющей коррозию

Вывод. Коррозионная стойкость сплавов в различных условиях уменьшалась в следующем порядке: сварная балка > 6061 Алюминий > AMК.

Список литературы:

1. J. Guo, P. Gougeon, and X.-G. Chen, “Study on laser welding of AA1100-16vol.% B4C metal-matrix composites,” Composites Part B: Engineering, vol. 43, no 5, pp. 2400–2408, 2012.
2. L. M. Liu, M. L. Zhu, and J. T. Niu, “Study on behavior of reinforcement in molten pool for submicron composite Al2O3/6061Al during laser welding,” China Welding, vol. 10, pp. 99–103, 2001.
3. H. C. Cui, F. G. Lu, X. H. Tang, and S. Yao, “Laser welding of in-situ particulate reinforced aluminum matrix composites,” Transactions of the China Welding Institution, vol. 31, pp. 68–72, 2010.
4. J. Dai, Z. Liu, L. Yang, Y. Wang, C. Y. Zhou, and Y. C. Zhang, “Research on pulsed laser welding of TiB2-enhanced aluminum matrix composites,” International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 85, no. 1–4, pp. 157–162, 2016.
5. Y. Liang, J. e. Zhou, S. Dong, and T. Yang, “Thermodynamic analysis of the formation of In-situ reinforced phases in cast Al-4.5Cu alloy,” Journal of Wuhan University of Technology, vol. 23, no. 3, pp. 342–345, 2008.