Gusarova A.V. 2020 Vol. 22 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 1 2020 114 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Закономерности структурообразования в материалах , полученных гибридным аддитивно - термомеханическим методом Анастасия Гусарова a , Андрей Чумаевский b, * , Ксения Осипович c , Татьяна Калашникова d , Кирилл Калашников e Институт физики прочности и материаловедения СО РАН , пр . Академический , 2/4, г . Томск , 634055, Россия a https://orcid.org/0000-0002-4208-7584, gusarova@ispms.ru , b https://orcid.org/0000-0002-1983-4385, tch7av@gmail.com, c https://orcid.org/0000-0001-9534-775X , osipovich_k@ispms.tsc.ru , d https://orcid.org/0000-0002-0388-4011 , gelombang@ispms.tsc.ru , e https://orcid.org/0000-0002-0286-7156, sso.spektr.asu@gmail.com Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ). 2020 Том 22 № 1 с . 114–135 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2020-22.1-114-135 Обработка металлов ( технология • оборудование • инструменты ) Сайт журнала : http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.791.1:620.184:620.178.152.341 История статьи : Поступила : 15 декабря 2019 Рецензирование : 10 января 2020 Принята к печати : 14 февраля 2020 Доступно онлайн : 15 марта 2020 Ключевые слова : Фрикционная перемешивающая обработка Электронно - лучевая аддитивная технология Структурно - фазовое состояние Механические свойства Полиметаллические материалы Гибридные технологии Финансирование Работа по получению и исследова - ниям структуры образцов методом аддитивного производства и фрик - ционной перемешивающей обработ - ки выполнены в рамках Программы фундаментальных научных иссле - дований государственных академий наук на 2013–2020 годы , направление III.23. Работы по получению и иссле - дованию материалов системы Cu–Al методом аддитивного электронно - лучевого производства выполнены в рамках проекта Российского Научно - го Фонда № 19-79-00136. АННОТАЦИЯ Введение . В настоящее время активно развиваются методы аддитивных технологий для получения металличе - ских материалов различного химического и фазового состава . Проволочная технология , основанная на методе элек - тронно - лучевого плавления , является одной из наиболее перспективных технологий , позволяющих помимо полу - чения деталей сложной формы создавать материалы с градиентной , слоистой или уникальной структурой . Но такие технологии позволяют получать изделия со структурой литого разупрочненного материала с крупнокристалличес - ким строением и неравномерным распределением компонентов используемого материала . Для получения однород - ной структуры получаемых материалов , а также упрочнения материала и измельчения зерен структуры возмож - но применение дополнительной фрикционной перемешивающей обработки , способной изменить распределение компонентов полиметаллического образца с формированием структуры , недостижимой при получении материалов существующими методами . Исходя из вышесказанного актуальной на настоящее время является проблема измель - чения зерна , упрочнения материала и получения однородной структуры при изготовлении полиметаллических ма - териалов из однородных и разнородных металлов и сплавов . В статье для решения этой проблемы используется совмещение методик аддитивного электронно - лучевого производства и фрикционной перемешивающей обработки . Подход заключается в том , что методом интенсивной пластической деформации воздействуют на градиентный пере - ход полиметаллического изделия , изготовленного методом аддитивного производства . Целью настоящей работы является исследование макроструктурных закономерностей формирования полиметаллических образцов методом аддитивного электронно - лучевого производства , образующих в зоне контакта механические смеси (Cu–Fe), твердые растворы и интерметаллидные соединения (Cu–Al). В работе исследованы особенности формирования биметал - лических образцов из однородных и разнородных металлов , полученных аддитивным методом , и закономерности структурных изменений в материалах системы Cu-Fe после гибридной аддитивно - термомеханической обработки . Методами исследования являются оптическая , растровая электронная микроскопия и анализ микромеханических свойств при измерении микротвердости в различных сечениях полученных образцов . Результаты исследования . Выявлены особенности структурных изменений в материалах , полученных аддитивным методом , в зависимости от типов формирующихся фаз в зоне контакта материалов полиметалла . Полученные данные свидетельствуют о более равномерном распределении в зоне структурного градиента компонентов полиметаллического образца , не образую - щих в зоне контакта интерметаллидных фаз и твердых растворов . Были установлены закономерности пластической деформации и фрагментации в системе Cu-Fe ( медь М 1 – сталь 12 Х 18 Н 9 Т ) после фрикционной перемешиваю - щей обработки с использованием растровой электронной микроскопии , микрорентгеноспектрального анализа и оптической микроскопии . Полученные данные свидетельствуют о формировании в зоне перемешивания потоков металла в направлении течения материала по контуру инструмента . Слои имеют различный размер зерна , особен - ности распределения частиц меди и стали , а также закономерности распределения химических элементов . По краям зоны перемешивания имеет место избыточное замешивание стали в верхние слои материала с нижележащих слоев . В зоне перемешивания проявляется неоднородность строения в распределении отдельных слоев , их толщине , раз - мере зерна и объемной доле различных фаз . Для цитирования : Закономерности структурообразования в материалах , полученных гибридным аддитивно - термомеханическим методом / А . В . Гусарова , А . В . Чумаевский , К . С . Осипович , Т . А . Калашникова , К . Н . Калашников // Обработка металлов ( технология , оборудование , инструменты ). – 2020. – Т . 22, № 1. – С . 114–135. – DOI:10.17212/1994-6309-2020-22.1-114-135. ______ * Адрес для переписки Чумаевский Андрей Валерьевич , н . с . Институт физики прочности и материаловедения СО РАН пр . Академический , 2/4, 634055, г . Томск , Россия Тел .: 8 (961) 891-41-49, e-mail: tch7av@gmail.com