Проведена оценка возможности радиоскопического детектирования дефектов типа стыковой линии, которые возникают при сварке трением с перемешиванием. В дополнение к обычной радиоскопии, с целью получения большого геометрического увеличения применяли микрофокусный источник рентгеновского излучения, а также методы металлографии. Показано, что определяемый тип дефекта может быть детектирован с применением большого геометрического увеличения, а также, что дефекты типа инородных включений могут появляться как результат изнашивания инструмента.

Методами ренттеноструктурного анализа, растровой электронной микроскопии и микрорентгеноспектрального анализа исследовано изменение фазового состава сплава АМг5 в зоне термического влияния при сварке методом трения с перемешиванием. Проанализированы возможные причины изменения фазового состава.

Проанализированы особенности микроструктуры сварного шва алюминиевого-магниевого и алюминиевого-медного сплавов, сформировавшейся при сварке трением с перемешиванием. Показано, что в результате сварки трением с перемешиванием формируется слоистая структура с ультрадисперсным зерном в центре сварного соединения. Проведена аналогия между микроструктурой шва, образованной при сварке трением с перемешиванием, и микроструктурой, образующейся при трении скольжения.??.

С помощью метода молекулярной динамики в работе проведено исследование поведения материала в условиях нагружения, идентичных процессу сварки трением с перемешиванием. Нагружение моделировалось путем задания для выбранной части образца («инструменту») постоянных значений угловой и поступательной скоростей движения. Рассматривались различные варианты сопряжения: два исходно бездефектных кристаллита меди, кристаллы меди и железа и два кристаллита твердых растворов, соответствующих сплаву Д16. Обнаружено, что движение вращающегося инструмента приводит к разрушению кристаллической структуры образца и последующему перемешиванию поверхностных атомов сопряженных кристаллитов. При определенных режимах нагружения кристаллическая решетка после прохождения инструмента восстанавливает регулярный порядок. В работе исследовано влияние дополнительного осциллирующего воздействия, приложенного к движущемуся инструменту. Полученные результаты могут быть использованы для исследования процессов, протекающих в условиях механоактивируемой диффузии.

Проведён сравнительный металлографический анализ формирования микроструктуры металла при трении скольжения и сварке трением с перемешиванием. На примере сварного соединения алюминиевого сплава, полученного методом сварки трением с перемешиванием, показано, что микроструктура шва имеет все признаки деформированного слоя металла, образованного в результате трения скольжения, сопровождающегося схватыванием сопряжённых поверхностей.

The paper presents a molecular dynamics study to investigate the behavior of materials under loading by friction stir welding (FSW). The loading is simulated by assigning constant angular and forward velocities to a certain group of atoms, being a FSW tool. The joined materials are two defect-free Cu crystallites, Cu and Fe crystallites, and two crystallites of the same solid solution structured as D16 (2024) alloy. It is found that as the tool passes along the weld line, the crystal structure of the materials is rearranged with subsequent mixing of their surface atoms. Under certain loading conditions, the crystal lattice after passage of the tool recovers its regular order. Also analyzed is the influence of vibrations additionally applied to the FSW tool. The simulation results provide a better understanding of the processes involved in mechanically activated diffusion.

Исследованы микроструктура и физико-механические свойства сварных соединений, выполненных способом сварки трением с перемешиванием, пластин из алюминиево-магниевого сплава АМг5М. Для выбора оптимального режима сварки варьировались основные технологические параметры процесса: скорость вращения инструмента и скорость подачи. Экспериментально показана возможность получения качественных сварных соединений.

Численно исследовано напряженно-деформированное состояние в алюминиевых образцах с неразъемным соединением, полученным сваркой трением с перемешиванием, при растяжении и сжатии. Краевая динамическая задача решалась численно методом конечных разностей в постановке плоского деформированного состояния. Проведены расчеты на макро- и мезоуровнях. Структурная неоднородность сварного шва учитывалась явно посредством задания различия в механических свойствах материалов в различных зонах СТП соединения. На макроуровне в каждой зоне задавалась своя функция деформационного упрочнения, полученная на основе обработки экспериментальных кривых течения. На мезоуровне параметры функции упрочнения в локальных областях материала зависели от размера зерна поликристаллической структуры в соотношении Холла-Петча. Выявлена общая закономерность локализации напряженно-деформированного состояния в структурно-неоднородной среде.

Методом импульсного магнетронного распыления получено твердосмазочное композитное покрытие системы Cu-Mo-S. Удельное электрическое сопротивление покрытия на основе системы Cu-Mo-S, осажденного на стеклянную пластину составило (22,8±3)*10-8 Ом*м. Установлено, что покрытие системы Cu-Mo-S снижает скорость изнашивания медной пары трения в 38 раз. Снижение скорости изнашивания связано с образованием пленки переноса на рабочей поверхности контртела, что приводит к смене адгезионного изнашивания на усталостное.

Представлены результаты исследования структуры, фазового состава, триботехнических свойств и механики пластического деформирования при трении имплантированной по различным режимам ионами азота стали 40Х. Показано, что предварительная закалка стали интенсифицирует диффузионный перенос модифицирующей примеси в подповерхностные слои при температурах имплантации 620-670 К. Иаксимальная износостойкость при адгезионном изнашивании модифицированной стали достигается после ее обработки при температурах 670-720 К на стадиях образования высокоазотистых нитридных фаз. Выделение в модифицированном слое низкоазотистых нитридных частиц вызывает снижение адгезионной стойкости слоя. Предложена модель, объясняющая пониженную износостойкость таких слоев диссоциацией в местах тепловых вспышек. Формирование на поверхности упрочненного слоя достаточной толщины подавляет ротационный характер развития пластического деформирования в подповерхностных слоях и, тем самым, существенно снижает интенсивность изнашивания.

Систематизированы результаты выполненных преимущественно авторами многолетних исследований характера, закономерностей, механизма изнашивания и коррозионного разрушения газонефтепромыслового оборудования в различных условиях эксплуатации. Показано различие условий эксплуатации оборудования, что оказывает при разработке месторождений многофакторное влияние на коррозионно-механическое разрушение и изнашивание конструкционных материалов. На современном научном уровне изложены особенности механического изнашивания стали при скольжении в гидро- и газоабразивном потоке. Отмечена прочностная основа износостойкости стали, предложены критерии износостойкости как комплексные характеристики механических свойств сталей и сплавов. Приведена информация о принципиально различном влиянии сероводорода на коррозионное поведение углеродистых сталей и алюминиевых сплавов. Большое внимание уделено принципам создания высокопрочных и износостойких нецементуемых сталей взамен цементуемых и упрочняющим технологиям, способствующим повышению эксплуатационных свойств алюминиевых сплавов и покрытий. Рекомендации, предложенные на основании результатов исследований, направлены на повышение долговечности газонефтепромыслового оборудования и инструмента. Книга рекомендована как учебное пособие для студентов и аспирантов нефтегазовых вузов и факультетов, будет полезна для инженерно-технических и научных работников газонефтяных предприятий, проектных и исследовательских организаций.

Приведены результаты исследования триботехнических характеристик композиционного материала WC-сталь 110Г13 в контакте со стальным диском в диапазоне скоростей скольжения от 10 до 40 м/с при давлении 2 МПа, а также структуры поверхностей трения после испытаний. Установлена область скоростей скольжения (23-30 м/с), в которой наблюдается катастрофическое изнашивание материала. При более высоких скоростях протекает установившееся изнашивание. Показано, что резкое увеличение интенсивности изнашивания (в четыре раза) в диапазоне скоростей скольжения 23-30 м/с связано со сменой механизмов изнашивания. Установлено, что приповерхностная область материала WC-сталь 110Г13 имеет многослойное строение, причем слои сильно отличаются по структуре и свойствам.

В работе для анализа свойств изношенных поверхностей различных металлов использованы представления теории фракталов. Определены фрактальные свойства поверхностей после абразивного изнашивания. Показано, что для анализа морфологической структуры изношенных поверхностей применимы как моно- так и мультифрактальные представления; установлено, что фрактальная размерность, рассчитанная в рамках монофрактального подхода, существенно отличается от целого значения, а рассчитанная в рамках мультифрактального подхода также существенно отличается от целого, и ее величина определяется масштабным уровнем, на котором проведены исследования.

Рассмотрены особенности абразивного изнашивания и обобщены результаты относительной износостойкости стали 45, упрочненной термической и химико-термической обработкой.

Труды посвящены различным аспектам сварки трудносвариваемых материалов: свариваемости, технологиям, конструированию, эксплуатации и контролю качества получаемых соединений. Материалы сборника могут быть использованы как работниками НИИ КБ, так и производственных подразделений, занимающихся применением сварных узлов разнородных металлов.

Исследованы структура и механические свойства соединений, выполненных лазерной и точечной контактной сваркой. Установлено, что при лазерной сварке листов алюминиевого сплава образуется пористое соединение с пониженной пластичностью. Чтобы повысить надежность таких сварных швов, рекомендовано производить ультразвуковую ударную обработку. В процессе точечной контактной сварки деталей из циркониевых сплавов соединение получается неоднородным по структуре и по механическим свойствам. Чтобы улучшить его характеристики, предложен диффузионный отжиг.

В работе исследованы основные физико-механические свойства сварных соединений из жаростойкой стали 12Х1МФ. Изучено влияние импульсного процесса сварки на структуру и свойства слоев сварного шва и зону термического влияния. Установлено повышение однородности и дисперсности структуры в этих зонах, сопровождающееся повышением прочности и ударной вязкости.

Исследовано влияние импульсного процесса сварки на структуру и механические свойства сварных соединений труб большого диаметра (1020 мм) из марганцовистых низколегированных сталей, предназначенных для нефте- и газопроводов. Показано, что импульсный режим сварки позволяет повысить однородность структуры и уменьшить размер зерна металла сварного шва и зоны термического влияния. Структурные изменения приводят к повышению усталостной прочности металла зоны термического влияния на 40 % и сварного шва на 70 %.