48
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
до 3 500 °С/с и особых теплофизических свойств рассматриваемых
алюминиевых сплавов, застывание жидкого металла происходит сле-
дующим образом. В периферийной зоне при кристаллизации форми-
руется последовательное чередование слоев мелких, столбчатых кри-
сталлов, наблюдаемых на микроструктуре (см. рис. 2). Такие слои
образуются в результате сверхскоростного охлаждения первого слоя
и невозможностью его прорастания в виду поступления новой пор-
ции горячего металла, который останавливает рост зерна. В свою
очередь в этом слое начинается процесс кристаллизации, тормозя-
щийся последующей порцией жидкого металла.
В центре шва после накопления на задней стенке достаточного
количества жидкой фазы реализуется процесс объемной кристалли-
зации с образованием мелкодисперсной структуры с равномерным
распределением зерен размером 5…15 мкм. Это связано с высокими
скоростями кристаллизации в центре шва и значительным термокон-
центрационным переохлаждением.
Подобная комбинированная структура специфична для матери-
алов с низкой температурой плавления и кристаллизации, а также ма-
териалов, легированных элементами Sc, Li и Zr в достаточно боль-
шом количестве. Указанные элементы обеспечивают дополнитель-
ные центры кристаллизации и способствуют быстрому выпадению
большого числа мелких кристаллов.
В рамках рассмотренной схемы кристаллизации в зависимости от
химического состава сплавов проявляются их специфические осо-
бенности.
Для сплава В-1424 системы Al — Mg — Li — Sc при сквозном
проплавлении с погонной энергией 24,0 кДж/м при скорости сварки
150
м/ч наблюдалась рассмотренная выше структура. Испытания на
разрыв образцов, сваренных на таких режимах, показали отношение
прочности сварного соединения к прочности основного материала
0,65…0,70.
При снижении погонной энергии до 14,3 кДж/м и увели-
чении скорости сварки до 480 м/ч в центре шва наблюдались равно-
осные дендриты-полиэдры, природа которых связана с появлением
дополнительных центров кристаллизации в виде фаз Al
3
Zr. Обра-
зование такой структуры снижает прочность сварных соединений
до 0,6.
Прочность сварных соединений сплава В-1570 системы Al —
—
Mg — Sc — Zr по отношению к прочности основного металла со-
ставляла 0,70…0,72 при погонной энергии 15,4…50,4 кДж/м. С помо-
щью анализа микроструктуры установлено, что в центре шва наблюда-
ется субдендритная структура с мелкими зернами размером 4…7 мкм,
а также мелкие частицы (вероятно фазы Al
3
Sc, Al
3
Zr), обеспечиваю-
щие дисперсионное упрочнение сварного соединения.
Высокопрочный сплав В96ц3 системы Al — Zn — Mg — Cu по
классификации является несвариваемым дуговыми способами вслед-
ствие образования кристаллизационных трещин. Опробование лазер-