ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 4 2025 222 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ свойств. Высокая коррозионная стойкость, хорошая обрабатываемость, отличная электропроводность и теплопроводность, а также удовлетворительные механические и антифрикционные характеристики обусловливают их применение в ответственных узлах трения – подшипниках скольжения, втулках, шестернях, запорной арматуре, работающей в агрессивных средах, и элементах электротехники [1]. Традиционно эти сплавы получают методами литья с последующей обработкой давлением (прокатка, ковка, прессование) либо методами порошковой металлургии. Двойной сплав Cu-Si при содержании кремния менее 5 вес. % состоит из одной фазы – твердого раствора на основе ГЦК α-Cu [2]. Легирование бронзы марганцем практически не изменяет фазовый состав сплава [3], но позволяет измельчить дендритные зерна, как, например, в литом сплаве Cu-3Si [4]. При этом механические свойства сплава Cu-3Si, такие как пластичность, прочность на растяжение и твердость по Бринеллю, также улучшались с увеличением содержания марганца. Было показано, что существенные изменения в ходе твердофазных реакций могут быть достигнуты путем уменьшения масштаба, температуры или изменения исходных микроструктур [5]. Термическая обработка может существенно влиять на структуру и фазовый состав кремниевых бронз [6], однако при малом содержании кремния фазовый состав представлен только α-Cu-твердым раствором, который не подвержен фазовым превращениям [7]. В последние годы значительный интерес вызывает применение электронно-лучевого аддитивного производства (ЭЛАП) для изготовления изделий из кремниевой бронзы. Этот высокопроизводительный метод открывает перспективы для создания сложнопрофильных и нестандартных деталей с минимальными припусками на механическую обработку. Однако характерной особенностью металлов и сплавов, полученных аддитивными методами, включая ЭЛАП, является эпитаксиальный механизм затвердевания, в результате которого происходит формирование крупных столбчатых зерен [8]. Столбчатая зеренная структура приводит к выраженной анизотропии механических свойств, а также может сказываться на трибологических характеристиках материала, что ограничивает его применение в высоконагруженных узлах трения, требующих изотропных характеристик. Для устранения этих недостатков и целенаправленного улучшения комплекса свойств сплавов, в том числе кремниевой бронзы, эффективно используются методы интенсивной пластической деформации (ИПД), такие как равноканальное угловое прессование (РКУП), многоосевая ковка и прокатка. Методы ИПД позволяют существенно уменьшить размер первичных зерен вплоть до ультрамелкозернистого (УМЗ) или нанокристаллического (НК) состояния, устранить столбчатость зерен и анизотропию свойств, значительно повысив прочность и твердость материала за счет механизмов упрочнения, связанных с увеличением плотности границ зерен. Важным технологическим приемом после ИПД является кратковременный низкотемпературный отжиг. Такая обработка позволяет частично снять внутренние напряжения, повысить пластичность и стабильность свойств, сохранив при этом значительную долю достигнутого деформационного упрочнения, что критически важно для обеспечения необходимого баланса прочности и износостойкости в трибологических применениях. В работе [8] показано, что в сплаве C65500 (аналог БрКМц 3-1) после гидростатической экструзии при комнатной температуре предел прочности на растяжение и предел текучести повышаются на 45 и 130 % соответственно по сравнению с коммерчески доступным аналогом. Существенное изменение структуры, заключающееся в образовании зерен-двойников вместо дендритов, было достигнуто на сплаве Cu-3Si-1Mn после его волочения c последующим смягчающим отжигом [9]. Следовательно, методы интенсивной пластической деформации могут быть эффективно использованы с целью измельчения структуры и повышения механических свойств кремниевой бронзы. Исходя из обзора научной литературы можно, однако, заметить, что возможности применения таких ИПД-методов, как многоосевая ковка и прокатка, для кремниевых бронз были исследованы в недостаточной мере. В связи с вышесказанным целью данной работы было исследование и сравнительный анализ механических и трибологических свойств кремниевой бронзы в зависимости от ее структурного состояния.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1