434 / 460
Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2
Materials Science
in Machine Building
____________________________________________________________________
434
2
в
) согласно модели Бахрани-Кроссланда. Относительно «спокойный» ламинарный характер
течения материалов на стыке способствует интенсивному их механическому
перемешиванию, а прочность соединения обеспечивается в основном за счет образования
зон перемешивания из расплава на гребнях волн (рис. 3).
Рис. 2
. Особенности волнового течения металлов на стыке соединения «сталь Ст3 + сталь
12Х18Н10Т»
Рис. 3
. Образование зон расплава на стыке соединения «сталь Ст3 + сталь 12Х18Н10Т»
Совершенно иной характер волнового течения – турбулентный наблюдается на стыке
композиции «сталь Ст3 + алюминий А5М» (рис. 1
б
). В данном случае существенная
асимметрия волн определяется значительной разницей плотностей стали и алюминия.
Каждый гребень волны сформирован в результате захлапывания «вихревого мешка».
Строение «вихревого мешка», представленное на рис. 4, показывает на наличие зоны
механического перемешивания металлов, которой является оболочка «вихревого мешка»,
образованная из расплава алюминия и элементов стали Ст3 и участки кристаллизации из
расплава алюминия (рис. 4
а
). Образование последних, очевидно, происходило после
завершения формирования «вихревых мешков» и завершения процессов интенсивного
пластического деформирования. Наличие вихревых и турбулентных потоков привело к
появлению дефектов внутри зон завихрения в виде пор и пустот, а образование в зоне
перемешивания интерметаллидов (типа FeAl
3
, FeAl
5
) – появлению трещин. В зоне
«вихревого мешка» возможно появление отдельных элементов в виде кусков соединяемых
металлов (рис. 4
б
).
Факт образования жидкой фазы алюминия после завершения формирования
«вихревого мешка» подтверждается отсутствием в ней дефектов в виде пор и осколков (рис.
4
в
). Низкая температура кристаллизации алюминия способствует этому.
Рис. 4
. Особенности строения «вихревого мешка» на стыке соединения «сталь Ст3 + алюминий А5М»
а
б
в
а
б
в
а
б
в