Институт физики прочности и материаловедения им. В.Е. Панина Сибирского отделения РАН (Томск, Россия)

Д. В. Орлова, научный сотрудник, канд. физ.-мат. наук, эл. почта: dvo@ispms.ru
В. И. Данилов, главный научный сотрудник, докт. физ.-мат. наук, профессор, эл. почта: dvi@ispms.ru
В. В. Горбатенко, старший научный сотрудник, канд. физ.-мат. наук, эл. почта: gvv@ispms.ru
Г. В. Шляхова, научный сотрудник, канд. техн. наук, эл. почта: shgv@ispms.ru

Представлены результаты исследования влияния структурной неоднородности в виде сварного шва, выполненного сваркой трением с перемешиванием (СТП), на закономерности локализованного пластического течения и разрушения сплава Д16 (Al – Cu – Mg). Известно, что локализация пластической деформации в металлах имеет автоволновую природу и развивается от упругопластического перехода до разрушения. Но в настоящее время механизмы автоволнового течения для структурно-неоднородных материалов (сварной шов) остаются недостаточно изученными, особенно для термически упрочняемых алюминиевых сплавов. Установлено, что использованный режим СТП приводит к формированию в зоне перемешивания крупнозернистой рекристаллизованной структуры. Это снижает конструктивную прочность соединения по сравнению с основным металлом. Последующая закалка не устраняет этот дефект. Выявлено, что граница раздела между сварным швом и основным металлом становится активным центром, модифицирующим автоволновой процесс: при переходе через границу меняется характер движения фронтов локализованной пластичности. Кроме того, термическая обработка проявляет эффект Портевена – Ле Шателье, который обусловлен выделением преципитатов из метастабильного твердого раствора, сформировавшегося в результате закалки. Данный эффект отсутствовал в исходном состоянии, причем скачкообразная деформация возникает именно у границы раздела. Полученные результаты дополняют автоволновую концепцию пластичности применительно к гетерогенным сварным соединениям.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема № FWRW-2026-0006.

1. Панин В. Е., Дерюгин Е. Е. Мезомеханика формирования полосовых структур на мезо- и макромасштабных уровнях // Физика металлов и металловедение. 2003. № 6. С. 1–15.
2. Хакен Г. Информация и самоорганизация. Макроскопический подход к сложным системам. – М. : УРСС: ЛЕНАНД, 2014. – 320 c.
3. Зуев Л. Б., Хон Ю. А., Горбатенко В. В. Физика неоднородного пластического течения. – М. : Физматлит, 2024. – 316 с.
4. Zuev L. B., Barannikova S. A., Danilov V. I., Gorbatenko V. V. Plasticity: from Crystal Lattice to Macroscopic Phenomena // Progress in Physics of Metals. 2021. Vol. 22, Iss. 1. Р. 3–57.
5. Зуев Л. Б. Автоволновая пластичность. Локализация и коллективные моды. – М. : Физматлит, 2018. – 208 с.
6. Иванов А. Н., Рубцов В. Е., Колубаев Е. А., Бакшаев В. А., Ивашкин И. Н. Влияние режима сварки трением с перемешиванием и ее направления относительно направления прокатки сплава Д16 на структуру и свойства его сварных
соединений // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2020. Т. 22, № 4. С. 110–123.
7. Калиненко А. А., Миронов С. Ю., Высоцкий И. В., Малафеев С. С. Влияние режима сварки трением с перемешиванием на термическую стабильность сплава АД33 // Frontier Materials and Technologies. 2022. Vol. 1. Р. 31–39.
8. Sidorov E. A., Tarasov S. Y., Chumaevskii A. V., Gurianov D. A. et al. Effect of cooling rate on the microstructure and strength of friction stir welded joints in a high-strength AA7075 alloy // Physical Mesomechanics. 2025. Vol. 28, Iss. 5. P. 148–165.
9. Kumar K., Kailas Satish V. The role of friction stir welding tool on material flow and weld formation // Materials Science and Engineering A. 2008. Vol. 485, Iss. 1–2. Р. 367–374.
10. Mishra R. S., Ma Z. Y. Friction Stir Welding and Processing // Materials Science and Engineering R. 2005. Vol. 50. Р. 1–78.
11. Данилов В. И., Орлова Д. В., Горбатенко В. В. Автоволновая пластичность в алюминиевом сплаве со структурной неоднородностью // Прикладная механика и техническая физика. 2026. № 3. С. 195–205.
12. Балохонов Р. Р., Романова В. А., Батухтина Е. Е., Мартынов С. А. Особенности локализации деформации и разрушения в сварном соединении алюминиевого сплава на макро- и мезоуровнях // Механика композиционных материалов и конструкций. 2016. Т. 22, № 4. С. 502–523.
13. Шибков А. А., Золотов А. Е., Михлик Д. В., Желтов М. А. и др. Кинетика и морфология полос деформации на начальной стадии потери устойчивости пластического течения сплава АМг6 // Деформация и разрушение материалов. 2009. № 8. С. 23–30.
14. ГОСТ 21631–2019. Листы из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия. – Введ. 01.06.2020.
15. Алиева С. Г., Альтман М. Б., Амбарцумян С. М. и др. Промышленные алюминиевые сплавы: Справ. изд. – М. : Металлургия, 1984. – 528 с.
16. Беляев А. И., Бочвар О. С., Буйнов Н. Н. и др. Металловедение алюминия и его сплавов: Справ. изд. – М. : Металлургия, 1983. – 280 с.
17. Sutton M. A., Orteu J.-J., Schreier H. W. Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements. Basic Concepts, Theory and Applications. – Berlin : Springer, 2009. – 332 р.
18. Zuev L. B., Gorbatenko V. V., Pavlichev K. V. Elaboration of speckle photography techniques for plastic flow analyses // Measurement Science and Technology. 2010. Vol. 21, Iss. 5. DOI: 10.1088/0957-0233/21/5/054014
19. Баранникова С. А, Бочкарева А. В., Лунев А. Г., Шляхова Г. В., Зуев Л. Б. Изменение скорости ультразвука при пластической деформации высокохромистой стали // Известия вузов. Черная металлургия. 2016. Т. 59, № 8. С. 558–564.
20. Шляхова Г. В., Баранникова С. А., Зуев Л. Б. Об использовании атомно-силовой микроскопии в металлографии // Деформация и разрушение материалов. 2019. № 1. С. 32–36.