Россия / Калейдоскоп 12 февраля 2020 г. 12:28

Сибирские ученые просветили металлы рентгеном во время лазерной сварки

Новосибирск. 12 февраля. ИНТЕРФАКС-СИБИРЬ - Сибирские ученые разработали технологию, которая позволяет увидеть, что происходит с металлом во время лазерной сварки, сообщает пресс-служба Института ядерной физики им.Г.И.Будкера (ИЯФ).

Специалисты Института теоретической и прикладной механики им.С.А.Христиановича (ИТПМ), Института ядерной физики им.Г.И.Будкера (ИЯФ) и Института химии твердого тела и механохимии провели серию экспериментов в Центре коллективного пользования "Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения".

"Сочетание высокоинтенсивного источника излучения в жестком рентгеновском диапазоне и лазерного пучка позволило нам разработать методику изучения изменения структуры металлов с высоким временным разрешением", - отмечает старший научный сотрудник ИЯФ Константин Купер.

Ученые проводили рентгеноструктурный анализ материала сварочной ванны с разрешением 0,5 миллисекунд, что позволяет изучить всю последовательность кристаллизации металлических сплавов, возникающих во время лазерной сварки и отработать те режимы лазерной сварки, при которых не успевают развиться процессы, снижающие прочность шва.

Эксперименты проводились на сплаве алюминия и лития, который активно изучается в мировом авиастроении, поскольку в перспективе может позволить перейти от традиционной для сшивки частей фюзеляжа и крыльев самолета технологии клепки металла к сварным соединениям.

"Однако в настоящий момент одной из основных проблем является низкий уровень прочности сварного шва по сравнению с основным материалом. Это связанно с изменением структуры материала, возникающем при быстром его нагреве лазерным излучением и процессами, происходящими во время последующего остывания, кристаллизации сплава", - говорится в сообщении.

Как сообщалось, ранее ученые ИТПМ совместно с томскими коллегами усовершенствовали разработанную в ИТПМ технологию сварки титановых и алюминиевых сплавов для авиастроения, испытания сварного соединения проходят во Всероссийском институте авиационных материалов.

Лазерная сварка, в отличие от классических способов, обладает уникальным свойством - кинжальным проплавлением. Благодаря применению наночастиц специальной керамики, которые перемешиваются с материалом в расплаве и становятся центрами кристаллизации, удается избежать образования длинных кристаллов-дендритов, и прочность соединения увеличивается в несколько раз. В авиастроении этот метод в перспективе позволит перейти от клепаных соединений к сварным, что сделает самолет легче и дешевле в производстве и эксплуатации.

ЦКП "Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения" создан на базе лабораторий ИЯФ и имеет статус открытой лаборатории, в деятельности которой могут принимать участие российские и зарубежные организации и ученые. Основой для деятельности Центра являются накопители электронов/позитронов ВЭПП-3 и ВЭПП-4М - источники синхротронного излучения, и Новосибирский лазер на свободных электронах - источник терагерцового излучения.