Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 1

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 1 2020 115 MATERIAL SCIENCE Введение В настоящее время в производстве деталей из металлических материалов аддитивным ме - тодом преобладают методики , основанные на плавлении металлического или порошкового ма - териала с послойным формированием изделия . При таком подходе структура изделия представ - лена литым дендритным строением [1–4], что снижает характеристики механических свойств , ограничивает практическую применимость из - делий и в ряде случаев обусловливает необходи - мость проведения дополнительных термообра - боток после изготовления деталей . При печати деталей из разнородных металлов ( например , Cu–Al) происходит резкое падение прочности в зоне контакта материалов за счет формиро - вания протяженных непрерывных интерметал - лидных прослоек , аналогичных наблюдаемым при сварке плавлением . При печати деталей из материалов , не образующих в контакте интерме - таллидных фаз или твердых растворов ( напри - мер Cu–Fe), основными дефектами в структуре являются неоднородности распределения ком - понентов системы в градиентной зоне . Формирование разупрочненных крупно - кристаллических литых структур , получаемых при аддитивном электронно - лучевом методе 3D- печати , приводит к высоким усталостным характеристикам , пластичности и низкой твер - дости образцов , что определяет высокую стой - кость материалов в условиях малоцикловой усталости , а также является причиной низких свойств в тех условиях , когда необходимы повы - шенные механические свойства и сопротивле - ние изнашиванию . Для повышения прочности материалов в процессе аддитивного изготовления возможно применение в составе материалов различных порошковых частиц , выступающих в роли цен - тров кристаллизации при затвердевании и пре - пятствующих росту зерна при последующем охлаждении . Возможно также использование в процессе формирования изделия механиче - ской или термомеханической обработки , спо - собствующей измельчению зерна , повышению прочности или выравниванию распределения компонентов полиметаллических материалов . В настоящее время таких методик в литературе описано достаточно много , однако их примене - ние в аддитивных технологиях еще не нашло широкой востребованности . Одной из методик модификации поверхност - ного слоя с образованием ультрамелкодисперс - ной структуры с равномерным распределением зерна является технология фрикционной пере - мешивающей обработки , аналогичная сварке трением с перемешиванием , которая основана на эффекте адгезионного трения между мате - риалами без смазочного слоя [5–17]. В услови - ях фрикционной перемешивающей обработки и сварки трением с перемешиванием возможно формирование как упрочненного поверхност - ного слоя с ультрамелкодисперсной зеренной структурой [18–20] и повышенными прочност - ными свойствами [5, 6, 12, 17] или пластично - стью [21–23], так и сложных , в том числе поли - металлических , систем с наличием в структуре упрочняющих фаз различного типа [24–29]. По - лучение упрочняющих фаз в материалах мето - дом фрикционной перемешивающей обработки возможно путем засыпки в специальные углу - бления в поверхностном слое порошкового ма - териала , внедрения цилиндрических элементов в материал или посредством обработки пакетов листов [30–32]. Несмотря на большое количество исследова - ний в области применения аддитивных техноло - гий , развитие 3D- печати для получения деталей сложной формы и использование различных ма - териалов , изделия из которых затруднительно или невозможно изготавливать стандартными технологиями [33–38], основной проблемой су - ществующих работ является отсутствие подроб - ных исследований особенностей структурных изменений в материалах при комбинированных воздействиях в процессе получения . Возмож - ность применения помимо порошкового [39] материала проволочных филаментов [1–4] по - зволяет использовать для печати стандартные проволочные материалы , имеющиеся на рынке . С помощью одновременной или поочередной подачи проволочного материала возможно фор - мирование протяженных градиентных областей . При этом работ по получению материалов со - вмещением методов фрикционной перемеши - вающей обработки и аддитивных процессов порошкового / проволочного типа на момент на - писания настоящей статьи обнаружено немно - го [40], что , кстати , касается и работ по сварке