Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 4 2019 96 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ кового материала в зону печати [28, 29]. Одним из наиболее существенных применений для аддитивных технологий является формирова- ние функционально-градиентных материалов, для которых подходит лазерная и электрон- но-лучевая проволочные технологии [30, 31]. При этом при формировании изделий в ваку- уме наиболее экономичной и технологически применимой является аддитивная электронно- лучевая технология, позволяющая получать материалы высокого качества с находящимися на уровне литого материала механическими свойствами [32–34]. Таким методом получают детали из металлов, склонных к интенсивному окислению в атмосфере без негативного влия- ния последнего на структуру. Более того, электронно-лучевая технология позволяет изготавливать полиметаллические функционально-градиентные материалы с на- личием плавного градиента структуры от од- ного материала к другому [35–37]. При этом в материале происходит образование сложного иерархически организованного структурно-фа- зового состояния с наличием различных типов фаз в зависимости от типов используемых ма- териалов и соответствующих им в зоне гради- ента диаграмм состояния. Одной из наиболее целесообразных для получения биметалличе- ских функционально-градиентных материалов для электротехнической промышленности и узлов трибосопряжений являются материалы на основе алюминиевых и медных сплавов. С применением данного сочетания материалов возможно как формирование градиентных по- верхностных трибологических структур со смесью интерметаллидных и твердораствор- ных фаз, так и получение деталей с легкой сердцевиной, прочным и износостойким по- верхностным слоем, а также с возможностью получения эффективного электроконтакта алю- миниевого и медного сплава. Получение таких образцов становится возможным с применени- ем нескольких податчиков проволочного фила- мента и осуществлением поочередной или по- стоянной градиентной подачи двух материалов в зону аддитивной печати [38–42]. При этом в зоне контакта при печати помимо неоднород- ной и градиентной структуры формируется ряд дефектов и неоднородностей распределения компонентов системы, что приводит к наличию ряда ограничений для применения данной тех- нологии с точки зрения получения композици- онных материалов с металлической матрицей или функционально-градиентных материалов с совмещением в одном образце свойств двух различных металлов или сплавов. Методики сварки трением с перемешивани- ем и фрикционной перемешивающей обработки имеют ряд отличий по технологии получения и закономерностям перемешивания материала при интенсивной пластической деформации, что приводит к существенным различиям по формируемой структуре в зоне перемешивания в вязком состоянии. Технология электронно- лучевого получения материалов с интенсивным перемешиванием в жидком состоянии приво- дит к образованию материалов с совершенно отличной структурой за счет иной природы внедрения материала в зону печати и особен- ностей перемешивания. По этой причине необ- ходимы исследования формируемой структуры при различных технологических процессах по- лучения и выявление особенностей их форми- рования в зависимости от выбранного способа получения. В настоящей работе исследованы особенности получения полиметаллической композитной структуры системы «медь–алю- миний» при сварке трением с перемешивани- ем, фрикционной перемешивающей обработке, а также при аддитивном электронно-лучевом производстве. Методика исследований Фрикционная перемешивающая обработ- ка образцов из алюминиевого сплава AA5056 и меди C11000 (рис. 1, а ) проводилась на лабора- торной установке в Институте физики прочности и материаловедения СО РАН. Толщина исполь- зованного листового проката составляла 2 мм, глубина обработки 2,5 мм. Подбор параметров процесса осуществлялся эмпирически. Сварка трением с перемешиванием (рис. 1, б ) сплавов AA1050 и C11000 проводилась по на- кладной технологической пластине на опытной лабораторной установке, изготовленной ЗАО «Че- боксарское предприятие “Сеспель”» в Чувашском государственном университете им. И.Н. Ульянова. Параметры (скорость вращения и продольно- го перемещения инструмента, сила прижатия