Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 21 No. 4 2019 95 MATERIAL SCIENCE Введение В настоящее время в связи с необходимостью получения материалов методом фрикционной перемешивающей обработки и сварки трением с перемешиванием из однородных и разнородных материалов одной из наиболее актуальных задач для исследований является определение законо- мерностей взаимодействия материалов при ин- тенсивном термомеханическом взаимодействии в квазивязком состоянии [1–5]. С помощью дан- ного метода возможно создание градиентных материалов с упрочненной структурой поверх- ностного слоя с ультрамелкодисперсной зерен- ной структурой. Из работ, посвященных модификации по- верхностного слоя методом фрикционной пере- мешивающей обработки, можно выделить три основных типа. Первый тип посвящен упрочнению поверх- ностного слоя материала посредством измельче- ния зерен с образованием ультрамелкодисперс- ной структуры [6–8]. При этом в структуре, например алюминиевых сплавов, преобладают полностью рекристаллизованные равноосные зерна аналогично со сваркой трением с переме- шиванием [9–11]. Механические свойства полу- ченных материалов в испытаниях на растяжение увеличиваются в зависимости от сплава как на незначительную величину менее 10…15 %, так и на величину более чем 30 %, при этом про- исходит достаточно существенное увеличение пластичности [12–14]. Второй тип работ посвящен упрочнению по- верхностного слоя путем замешивания в поверх- ность различных дисперсных частиц, приводя- щих к измельчению структуры и повышению эксплуатационных характеристик изделия пу- тем заполнения канавок с проходом инструмента вдоль канавки [15–17]. Третий тип работ направлен на получение фрикционной перемешивающей обработкой смеси фаз в поверхностном слое, например, путем внедрения меди в поверхностный слой алюминиевого сплава с помощью порошков или внедряемых элементов [18, 19]. При этом для за- мешивания в поверхностный слой упрочняющих частиц используется как порошковый материал, засыпаемый в углубления в поверхностном слое, так и различные цилиндрические элементы, вне- дренные в поверхностный слой, а также листо- вой материал [20–22]. С помощью таких методик возможно полу- чение композиционных материалов с метал- лической матрицей различного состава. При этом в основе методов получения материала с разнородной структурой лежит процесс адге- зионного трения, включающий в себя процесс пластической деформации и фрагментации ма- териала в зоне трения с образованием вязкого течения материала. При этом в условиях нали- чия в поверхностном слое двух материалов с различными физико-механическими свойства- ми в процессе образования различных потоков материала и их интенсивного взаимодействия в стесненных условиях происходит образование сложной смеси входящих в реакцию компонен- тов системы и результатов их взаимодействия в виде твердых растворов или интерметаллид- ных фаз. При существенных положительных сторонах процесса получения композиционной структуры из разнородных материалов методами фрикци- онной перемешивающей обработки или свар- ки имеются и негативные стороны, связанные с ограниченностью формы и размеров полу- чаемых образцов, а также со скоростью полу- чения деталей. Ряд технологий, основанных на аддитивном получении материалов, позволяет получать детали из разнородных материалов с различным, в том числе композитным, строе- нием путем послойного нанесения на подложку проволочного или порошкового материала с до- статочно высокой производительностью и вари- ативностью по форме и размерам. Аддитивные технологии широко приме- няются для получения материалов сложной формы, а также материалов с наличием в их структуре различных составляющих, сочетание которых невозможно при формировании изде- лий традиционными методами изготовления изделий [23–27]. К основным технологиям, по- зволяющим получать материалы аддитивным методом, относятся лазерная, электронно-луче- вая и дуговая. Данные технологии обладают воз- можностью подвода проволочного или порош-