Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 1 2020 118 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ норассеянных электронов . Химический состав различных структурных составляющих опреде - ляли с помощью микрорентгеноспектрального анализа на растровом электронном микроскопе . Оптическую микроскопию проводили на кон - фокальном микроскопе Olympus LEXT 4100, микротвердость измеряли на микротвердомере Duramin 5. Результаты и их обсуждение В процессе электронно - лучевого аддитивно - го производства полиметаллических образцов системы « медь - сталь » происходило формиро - вание сложной градиентной зоны практически на всю высоту 2,3 мм нанесенных слоев меди . На подложку из нержавеющей стали изначально наносились слои из стали аустенитного класса 12 Х 18 Н 9 Т . Затем на слои стали 12 Х 18 Н 9 Т на - носились слои меди также из проволочного фи - ламента . По причине существенного оплавления поверхностного слоя стали при нанесении мед - ного филамента происходило достаточно интен - сивное перемешивание материала . Оплавленные частицы стали по причине меньшей плотности проявляли тенденции к подъему в верхние слои меди . Так как проплавление поверхностного слоя электронным пучком производилось и при наплавлении последующих слоев , то частицы стали , внедренные в первые слои , поднимались выше и попадали в наиболее высокие слои ма - териала . В результате в поверхностных слоях образца происходило формирование сложной градиентной структуры при переходе от стали к меди ( рис . 2, а ). При этом в структуре ниж - него слоя присутствуют как крупные области замешанной в медную матрицу стали 1 , так и области со средним 2 , 3 , малым 4 и высоким 5 содержанием частиц стали различного разме - ра . Формирование частиц стали в медной ма - трице обусловлено закономерностями процесса перемешивания материала в жидком состоянии и последующей кристаллизацией дендритов : сначала – аустенита , затем – меди . В области с небольшими по размеру частицами частиц ден - дритного типа наблюдается небольшое коли - чество . Частицы могут быть разного размера ( рис . 2, б – д ). Могут быть крупные частицы раз - мером от 50…70 мкм 6 , 11 , 14 до 200 мкм и более 10 . Внутри наиболее крупных частиц γ - железа 10 , 11 в медной матрице также присут - ствуют частицы меди , в которых , в свою очередь , могут присутствовать частицы железа ( рис . 2, в , г ), что свидетельствует о сложном и неоднородном характере перемешивания компонентов системы в жидком состоянии при нанесении слоев на по - верхность . Частицы среднего размера 7 , 12 , 15 формируются в интервале 10…20 мкм . Мелкие частицы 8 , 13 , 16 имеют размер до 5 мкм . При выбранном в настоящей работе спосо - бе аддитивного электронно - лучевого получения полиметаллических материалов системы « М 1- АМг 5» стабилизации процесса формирования материала и структуры добиться не представ - ляется возможным по ряду причин . Основной причиной является интенсивная взаимная диф - фузия компонентов системы с формированием в зоне структурного градиента неоднородной и высокодефектной структуры ( рис . 3). В данном случае одними из основных типов структур - ных составляющих являются различные твер - дые растворы и интерметаллидные соединения ( по данным ранее проведенной работы [43]), а также их механические смеси ( рис . 3, а – в ). В твердых растворах 2 интерметаллидные фазы 3 могут присутствовать как отдельные частицы , расположенные хаотично , а также как и тонкие системы мелких частиц или прослоек в меж - дендритных пространствах . В структуре полу - ченного образца в основном наблюдается чере - дование различных по составу слоев от меди 1 до твердых растворов Al–Cu 2 , смеси твердых растворов и интерметаллидов 4 , частиц интер - металлидных фаз или непрерывных интерметал - лидных прослоек 3 . Внутри интерметаллидных прослоек или на границе их с соседними обла - стями возможно формирование дефектов в виде трещин 5 , появление которых обусловлено раз - личной величиной коэффициента термического расширения и пластичностью интерметаллидов и твердых растворов . В зоне перемешивания в жидком состоянии возможно формирование крупных неодно - родностей распределения меди и алюминия ( 6 , 7 на рис . 3, д ), что также влияет на нерав - номерность структуры по образцу в целом и свидетельствует о низкой стабильности про - цесса . Такие образования могут иметь слож - ную конфигурацию и располагаться в раз - личных зонах образца , а также содержать