Получение длинномерных полуфабрикатов из спеченных титановых сплавов сваркой трением

Abstract

Цель настоящей работы состояла в определении возможности применения конвенционной сварки трением для формирования качественных соединений спеченного титанового сплава при изготовлении длинномерных полуфабрикатов. В качестве исходного материала использовали промышленный порошок титана марки ПТ5 украинского производства. Заготовки для получения прутка получали методом порошковой металлургии, химический состав которых соответствовал титану технической чистоты марки ВТ1-0. Формообразование заготовок диаметром 12 мм, длиной 100 мм проводили путем прессования. Длинномерные полуфабрикаты изготовлены с применением сварки трением на установке МФ-362. Сварку осуществляли без дополнительной защиты. Свариваемость образцов оценивали визуально, путем металлографических исследований и механических испытаний. Анализ макроструктуры сварных соединений позволил установить, что дефектов металлургического характера в сварном шве и зоне термомеханического влияния (ЗТМВ) не обнаружено. В ЗТМВ и сварном шве средний размер пор был меньше, чем в основном металле, также имел место эффект частичного и полного «залечивания» пор. Микрорентгеноспектральным качественным анализом структуры сварного шва установлено, что распределение основных примесных элементов равномерно. Механические испытания исследуемых сварных образцов позволили установить, что уровень их прочностных и пластических характеристик соизмерим с уровнем литого титана ВТ1-0. Показана возможность реализации в промышленных масштабах производства полуфабрикатов из спеченных титановых сплавов.

Aim of the present stady lies in determination of possibility of application of conventional friction welding for production of quality joints from sintered titanium alloy in manufacture of long-length semi-products. Commercial titanium powder of PT5 grade of Ukrainian manufacture was used as initial material. Billets for rod production were received by powder metallurgy methods and their chemical composition corresponded to commercial purity of VT1-0 grade titanium. Shaping of billets of 12 mm diameter and 100 mm length was carried out by pressing. Long-length semi-products were manufactured using friction welding on MF-362 machine. Welding was performed without additional shielding. Weldability of the specimens was evaluated visually, by means of metallographic investigations and mechanical tests. Analysis of macrostructure of welded joints allowed determining absence of defects of metallurgical nature in the weld and thermal-mechanical-affected zone (TMAZ). Average size of pores in TMAZ and weld was smaller then in the base metal, effect of partial and complete «healing» of pores also took place. Micro-X-ray-spectral quality analysis of weld structure showed uniform distribution of main impurity elements. Mechanical tests of examined welded specimens allowed determining that their strength and ductile characteristics are comparable with that of VT1-0 cast titanium. Possibility of realizing the production of semi-products from sintered titanium alloys in production scales was shown.