Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 1 2020 128 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ материалов и соответствующей им диаграммы состояния выбранной схемой процесса аддитив - ной печати , при которой в граничной зоне про - исходит неконтролируемая взаимная диффузия материалов в ванне расплава за счет оплавления подложки и плавления проволочного филамен - та с последующим нанесением на поверхность подложки . Это приводит к образованию трещин и неоднородностей строения . По этой причине использование твердофазного термомеханиче - ского воздействия затруднительно для получе - ния однородного строения на микроструктур - ном уровне . В материалах с низкой степенью взаимного растворения компонентов в полиметаллах си - стемы « медь М 1 – сталь 12 Х 18 Н 9 Т » происходит формирование сложной и неоднородной струк - туры с наличием крупных частиц стали в мед - ной матрице , областей с неравномерным рас - пределением компонентов структуры и больших объемов стали , замешанных в медную матрицу , с наличием внутри медных частиц . Это связано с низкой степенью взаимной растворимости ( меди в железе ≈ 5,8 % при температуре 1083° С ; желе - за в меди 2,8 % при температуре 1083° С [45]), не образующей в зоне перемешивания в жидком состоянии интерметаллидных прослоек и твер - дых растворов . В таких материалах формируе - мые структуры в основном не имеют дефектов в виде пор , несплошностей , растрескиваний или расслоений , но имеются выше обозначенные не - однородности структуры , связанные с неконтро - лируемостью процесса взаимодействия ванны расплава , формируемой при оплавлении сталь - ной подложки и нанесением на ее поверхность расплавленного металла медного филамента . В работе для устранения вышеуказанных не - достатков применяли фрикционную перемеши - вающую обработку поверхности инструментом из никелевого жаропрочного сплава на глубину несколько больше толщины градиентной зоны . Полученная структура обладает слоистым стро - ением с чередованием слоев с более крупными зернами и с зернами размером менее 0,5…1 мкм . Часть слоев формируется из наиболее деформи - рованного материала и имеет средний размер зе - рен меди и частиц стали 0,5…1 мкм и меньше . Часть слоев характеризуется размером частиц стали в медной матрице 3 мкм и более . Кроме того , в слоях возможно наличие частиц стали двух или трех размеров . По химическому составу в материалах с обработанной структурой в слоях с крупными частицами четко различаются медь и γ - железо . В слоях с мелкодисперсным строе - нием медь и железо слабо контрастируют . Рас - пределение хрома при этом четко коррелирует с распределением железа , распределение никеля практически равномерно по всему объему как в обработанном материале , так и в необработан - ном . Распределение химических элементов в ма - териале до обработки отличается существенной скачкообразностью : в материале после обработ - ки в грубодисперсных структурах такое положе - ние также имеется , но в слоях с более однород - ным характером перемешивания распределение элементов выравнивается и изменяется плавно вдоль слоя . Крупные частицы γ - железа в медной матрице при обработке начинают разрушаться , причем более интенсивное разрушение наблю - дается в области слоев с мелкокристаллическим строением , что обусловлено более интенсивны - ми деформационными процессами . Основными недостатками полученных на данном этапе структур в полиметаллических материалах , изготовленных гибридным адди - тивно - термомеханическим методом , являются неоднородности строения слоистой структуры , наличие в зоне перемешивания крупных частиц стали и формирование по краям зоны переме - шивания замешиваемых слоев стали с нижеле - жащих областей . Таким образом , с применением комбиниро - ванного гибридного процесса , состоящего из аддитивного электронно - лучевого получения материала и фрикционной перемешивающей обработки , возможно создание в объеме по - верхностных структур с изначально заданной механической смесью разнородных материалов с низкой степенью взаимного растворения . В дальнейшей работе планируется снизить неод - нородность распределения компонентов поли - металлического образца после обработки и уве - личить степень измельчения и перемешивания путем проведения двух , трех или многократных проходов инструментов вдоль линии обработки . Список литературы 1. The effect of wire feed geometry on electron beam freeform 3D printing of complex-shaped samples from Ti-6Al-4V alloy / K.N. Kalashnikov, V.E. Rubtsov,