МГТУ им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия:

И. Н. Шиганов, профессор каф. «Лазерные технологии в машиностроении», эл. почта: inshig@bmstu.ru
А. И. Мисюров, доцент каф. «Лазерные технологии в машиностроении»
Д. М. Мельников, доцент каф. «Лазерные технологии в машиностроении»
К. О. Базалеева, доцент каф. «Материаловедение»

Рассмотрены результаты исследования воздействия лазерной ударной обработки на изменение структурного состояния различных зон сварного соединения, шва и околошовной зоны, полученных аргонодуговой сваркой на сплавах системы Al – Mg. Методами металлографического и рентгено-дифракционного анализа установлены особенности структурных изменений и фазового состава при воздействии лазерных импульсов. Показано, что при сварке сплава АМг6 в сварном соединении образуется несколько зон, отличающихся по своим свойствам. Их положение ограничивается максимальными температурами нагрева. После лазерной ударной обработки металл околошовной зоны приобретает структуру с тонкими (нитевидными) выделениями β-фазы (Al₃Mg₂). Исследование микротвердости в этих зонах показало, что она не изменяется по глубине обработанного слоя. В зоне повышенных пластических деформаций наблюдаются строчечные выделения избыточных фаз. Также выявлены объемы, обедненныеβ-фазой. Снижение содержания β-фазы компенсируется выделением в процессе деформационного старения другой избыточной фазы, имеющей твердость выше твердости матрицы и β-фазы. Проведены рентгеноструктурные исследования и получены рентгенограммы сварного соединения алюминиевого сплава до лазерной обработки и после нее. Установлено, что в необработанном материале присутствуют только отражения от алюминиевого твердого раствора. После лазерной обработки на дифрактограмме выявлены дополнительные максимумы малой интенсивности и изменение профиля линий β-твердого раствора. Установленные структурные и фазовые изменения после лазерной обработки в сочетании с сжимающими сварочными напряжениями должны привести к повышению пластичности и структурной стабильности зоны термического воздействия, а также повысить коррозионную стойкость сварного соединения.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда по гранту № 171901706.

1. Grigoryants A. G., Shiganov I. N., Misyurov A. I., Malov I. E., Mikhailov V. S., Kolomeets N. P. Development of technology and equipment for ultrasonic shock treatment of welded joints // Welding International. 2016. Vol. 30, No. 9. P. 740–743.
2. Shiganov I. N., Misurov A. I., Melnikov D. M. Laser shock peening of welded joints // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series. 2018. № 1109. DOI: 10.1088/1742-6596/1109/1/012018
3. Peyre P., Fabbro R. Laser shock processing: A review of the physics and applications // Opt. Quantum Electr. 1995. Vol. 27. P. 1213–1229.
4. Hfaiedh N., Peyre P., Song H., Popa I., Ji V., Vignal V. Finite element analysis of laser shock peening of 2050-T8 aluminum alloy // International Journal of Fatigue. 2015. Vol. 70. P. 480–489.
5. Gujba A. K., Medraj M. Laser peening process and its impact on materials properties in comparison with shot peening and ultrasonic impact peening // Materials. 2014. Vol. 7 P. 7925–7974.
6. Luo K. Y., Wang C. Y., Li Y. M., Luo M., Huang S., Hua X. J., Lu J. Z. Effects of laser shock peening and groove spacing on the wear behavior of non-smooth surface fabricated by laser surface texturing // Applied Surface Science. 2014. Vol. 313. P. 600–606.

7. Zhang X. C., Zhang Y. K., Lu J. Z., Xuan F. Z., Wang Z. D., Tu S. T. Improvement of fatigue life of Ti – 6Al – 4V alloy by laser shock peening // Materials Science and Engineering: A. 2010. Vol. 527. P. 3411–3415.
8. Ruschau J., John R., Thompson S. R., Nicholas T. Fatigue crack nucleation and growth rate behavior of laser shock peened titanium // International Journal of Fatigue. 1999. Vol. 21. P. 199–209.
9. Luo K., Lu J., Zhang L., Zhong J., Guan H., Qian X. The microstructural mechanism for mechanical property of LY2 aluminum alloy after laser shock processing // Materials and Design. 2010. Vol. 31. P. 2599–2603.
10. Zhang Y., You J., Lu J., Cui C., Jiang Y., Ren X. Effects of laser shock processing on stress corrosion cracking susceptibility of AZ31B magnesium alloy // Surface and Coatinos Technology. 2010. Vol. 204. P. 3947–3953.
11. Григорьянц А. Г., Шиганов И. Н., Мельников Д. М., Мисюров А. И. Снижение растягивающих остаточных напряжений в сварных соединениях алюминиевых сплавов методом ударной лазерной обработки // Цветные металлы. 2018. № 10. С. 86–91.
12. Металловедение алюминия и его сплавов : справ. изд. 2-е изд., перераб. и доп. / Беляев А. И., Бочвар О. С., Буйнов Н. Н. и др. — М. : Металлургия, 1983. — 280 с.
13. Колачев Б. А., Елагин В. И., Ливанов В. А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов. — М. : МИСИС, 2001. — 416 с.
14. Гаврилюк В. П., Кулинич А. А., Рябинина Е. А. Влияние кремния на структуру и механические свойства сплава АМг6л после литья в кокиль // Процессы литья. 2010. № 3 (81). С. 58–63.
15. Рабкин Д. М.. Лозовская А. В., Склабинская И. Е. Металловедение сварки алюминия и его сплавов ; отв. ред. В. Н. Замков : АН Украины. Ин-т электросварки им. Е. О. Патона. — Киев : Наукова думка, 1992. — 160 с.
16. Николаев Г. А., Фридляндер И. Н., Арбузов Ю. П. Свариваемые алюминиевые сплавы. — М. : Металлургия, 1990. — 296 с.
17. Прокопенко Г. И., Мордюк Б. Н., Мазанко В. Ф., Ефимов Н. А., Пискун Н. А. Упрочнение поверхностного слоя алюминиевого сплава АМг6 с помощью комбинированной электроискровой и ультразвуковой ударной обработки // Металлофизика и новейшие технологии. 2013. Т. 35, № 10. С. 1391–1406.