Известно, что в Академгородке, который находится в Новосибирске, была увеличена прочность сварного соединения титана и алюминия при помощи лазерного излучения примерно в два раза. Данная прочность широко используется в авиастроительстве.
Благодаря этому достижению, лазерная сварка была усовершенствована в 2020 году сотрудниками Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН), после применения синхротронного излучения для анализа характеристик сварного алюминиево- титанового соединения.
В данной работе приняли участите специалисты из Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича (ИТПМ СО РАН), Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Института химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН). Результат данной работы был опубликован в журнале «Прикладная механика и техническая физика».
Известно, что титан и алюминий являются легкими металлами, незаменимыми для авиастроения. Соединение этих металлов должно быть максимально прочным, чтобы обеспечить надлежащую безопасность пассажирам самолета. Поэтому здесь используется метод автоматической клепки для соединения этих двух металлов. Но все же, метод лазерной сварки позволяет значительно увеличить скорость до 4 метров в минуту, когда при методе автоматической клепки он достигает лишь значений 0,2-0,3 метров за минуту. При выполнении лазерной сварки обязательно следует учитывать прочность соединения.
Начиная с 2017 года ученые из Новосибирска пытались разрешить некоторые проблемы, которые возникают при лазерной сварке. Эти проблемы вызваны различиями между химическими и физическими свойствами титана с алюминием, а именно температурой плавления, плотностью и теплопроводностью. Из-за чего возникают твердые и слишком мягкие и хрупкие соединения на сварных швах, что негативно сказывается на прочности шва. А из-за неравномерного нагрева соединений, могут появляться остаточные термические напряжения, что ухудшает прочность соединений.
Для исследования соединений, а также их количества, учеными СО РАН была произведена диагностика швов при помощи синхронного излучения, для которого характерен жесткий рентгеновкий диапазон. Излучение проводится генерированием частиц, ускорение которых достигается магнитным полем. При просвечивании их синхронным излучением, специалист может детально рассмотреть структуру соединений, а также их плотность во всех точках изменения.
Чтобы сократить количество интерметаллидов и увеличить прочность сварного шва примерно в 2,25 раза, ученые сместили лазерный пучок на 1 мм в сторону сплава из титана.
