OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 3 2025 167 MATERIAL SCIENCE стем Cu-Al, Cu-Mn, Cu-Zn, Cu-Pb, Cu-Si, Cu-AlFe, Cu-Ni-Al и Cu-Al-Fe-Ni. Требуемый уровень свойств достигается не только путем варьирования легирующих элементов, но также последующей термической и механической обработкой, что оказывает влияние на физико-механические характеристики материала [1]. Несмотря на большой объем уже выполненных в данной области работ, постоянно продолжаются поисковые исследования в направлении разработки новых конструкционных и функциональных материалов для нужд современной промышленности. Нынешний этап развития технологий материалов связан с разработкой аддитивных методов изготовления изделий из прочных материалов с хорошей обрабатываемостью, достаточно высокой коррозионной стойкостью и износостойкостью [2]. Для получения аддитивного материала с приемлемым уровнем прочностных и функциональных свойств требуется найти рациональное сочетание условий печати и состава филамента. Наиболее важен выбор состава легирующих элементов, который будет обеспечивать требуемые структуру и фазовый состав. Затем определяются режимы термического и механического воздействия на напечатанный материал с целью достижения требуемых функциональных свойств. Алюминиевые бронзы характеризуются высокой прочностью и обрабатываемостью давлением [3]. Добавка кремния позволяет, сохраняя высокую прочность, повысить пластичность, стойкость к коррозии и циклическим ударным нагрузкам. Комплекс этих свойств может быть дополнительно расширен за счет введения в систему Cu-Al-Si марганца, который способствует повышению прочности, твердости и коррозионной стойкости. Кремний и марганец стабилизируют пластичную ГЦК α-фазу на основе твердого раствора легирующих элементов в меди и предотвращают образование хрупкой фазы β-Cu3Al. Однако чрезмерное увеличение концентраций этих элементов также может привести к образованию частиц силицидов и упрочняющих фаз системы Mn-Al. Это важно для повышения механических свойств бронзы путем механического воздействия (ковка, прокатка и др.). В промышленных сплавах системы Cu-Al, содержащих 8–12 вес. % Al, равновесными при комнатной температуре фазами являются фаза твердого раствора α-Cu(Al), а также интерметаллиды β-Cu3Al и γ2-Cu9Al4 [4]. Последний представляет собой продукт распада высокотемпературной β-Cu3Al на γ2-Cu9Al4 и α-Cu. Формирование γ2-Cu9Al4 приводит к снижению пластичности и коррозионной стойкости бронзы, и поэтому от нее пытаются избавиться. Одним из путей при этом может быть стимулирование бездиффузионного превращения β→β′. Присутствие β′-Cu3Al существенно влияет на механические свойства за счет эффекта повышения микротвердости и прочности [5–7]. В системе Cu-Si преимущественной является твердорастворная фаза α-Сu(Si). Многофазная структура, включающая силициды меди, образуется при содержании кремния свыше 5 вес. % [8]. Формирование силицидов меди при повышенном содержании кремния позволяет повысить прочность и твердость медных сплавов [9]. Более сложная ситуация наблюдается с бронзой на основе системы Cu-Al-Si. Большая часть работ по указанной системе сосредоточена на изучении фазового состава в области с повышенным содержанием алюминия [10–12], а также при больших содержаниях кремния [13]. Ранее сообщалось, что в такой бронзе могут формироваться структуры с ГЦК-, ОЦК- и ГПУкристаллическими решетками, а также частицы силицидов [14]. Фазовый состав напрямую зависит от содержания алюминия и кремния, а также от температуры и скорости затвердевания. По данным этой работы, увеличение доли алюминия способствует формированию более многофазной структуры. По результатам моделирования [15] при температурах 500 и 700 °С в тройной системе Cu-Al-Si при содержании Al ~10 ат. % и Si ~3 ат. % сплав является многофазным. Однако в указанной статье не приводится результатов структурных исследований, подтверждающих эти данные. После литья алюминиевые бронзы, как правило, имеют структуру, состоящую из крупных столбчатых зерен или дендритов. В процессе трехмерной печати методом электронно-лучевого аддитивного производства бронз на основе медно-алюминиевых (Cu-Al), медно-кремниймарганцевых (Cu-Si-Mn) и медно-алюминиймарганцевых (Cu-Al-Mn) систем в образцах также формируется столбчатая зеренная струк-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1