OBRABOTKAMETALLOV Vol. 28 No. 2 2026 299 MATERIAL SCIENCE занный комплекс свойств определяет широкий спектр практических приложений – от контактных подвесок электротранспорта до подвижных сопряженных элементов в машинах и приборах [4–6]. Вместе с тем ряд медных сплавов демонстрирует нестабильное трибологическое поведение в режимах смешанного и сухого трения, когда контактное взаимодействие осуществляется по вершинам микронеровностей. Трение пластичных материалов в отсутствие смазки нередко сопровождается формированием механически перемешанных поверхностных слоев, которые в дальнейшем определяют интенсивность и характер изнашивания при заданных условиях нагружения [7, 8]. Возможность управления этими процессами в определенной степени связана с целенаправленным изменением исходной микроструктуры путем термических и деформационных воздействий. Применительно к медным сплавам основными механизмами упрочнения являются увеличение протяженности границ зерен и двойниковых границ, твердорастворное упрочнение, а также дисперсионное твердение вследствие выделения вторичных когерентных матрице фаз [9]. Традиционное формирование неразъемных соединений из меди и ее сплавов методами сварки плавлением часто сопряжено с образованием дефектов и крупных дендритных структур, что стимулировало интерес к твердофазным технологиям, в частности к фрикционной перемешивающей сварке (ФПС) и фрикционной перемешивающей обработке (ФПО) [10, 11]. ФПО представляет собой метод поверхностной модификации, при котором вращающийся инструмент погружается в заготовку, вызывая пластификацию ее материала путем фрикционного разогрева с интенсивной пластической деформацией без образования расплава [12, 13]. При этом материал подвержен квазивязкому течению вокруг вращающегося инструмента и затеканию в зону формирования шва. Наряду с квазивязким течением существует адгезионное взаимодействие инструмента с обрабатываемым материалом, которое способствует его послойному переносу в зону за инструментом, в результате чего формируется однородная мелкозернистая равноосная структура с повышенным уровнем механических характеристик [14, 15]. С другой стороны, ФПО может рассматриваться как технология восстановления крупногабаритных изделий, подвергшихся коррозионному или эрозионному повреждению [16], включая получение заготовок с улучшенными свойствами для последующего армирования функциональных компонентов [17, 18]. Несмотря на относительно низкую пиковую температуру (~0,4Tпл) по сравнению с процессами сварки плавлением, ФПО оказывает заметное термическое воздействие на обрабатываемый материал. Для сплавов, чувствительных к нагреву и способных к термическому упрочнению или, напротив, разупрочнению в зоне термического влияния (ЗТВ), критическое значение приобретает контроль температурного поля, главным образом посредством изменения частоты вращения инструмента. Особенно острой указанная проблема является для медных сплавов ввиду их высокой теплопроводности, приводящей к быстрому рассеиванию генерируемого тепла по объему заготовки и, как следствие, к ухудшению пластификации металла и нарушению процесса переноса [19]. Это вызывает необходимость генерации дополнительной тепловой энергии, что, как указано выше, может достигаться за счет повышения частоты вращения инструмента. В свою очередь, при этом возможен чрезмерный фрикционный нагрев, который оказывает неблагоприятное воздействие на формирование шва и, кроме того, создает зону термического влияния. Таким образом, применение принудительного охлаждения непосредственно в ходе обработки может быть необходимым для достижения нужного типа структуры и свойств. Поскольку основной вклад в тепловыделение вносит трение плечевой части инструмента о поверхность заготовки, то рациональным является охлаждение как самой заготовки, так и корпуса инструмента. Систематическим исследованиям влияния режима теплоотвода на структурообразование и свойства медных сплавов, подвергнутых ФПО, уделяется недостаточное внимание. Тем не менее известны работы, в которых в качестве хладагентов при ФПО и ФПС применяют воду (посредством погружения заготовки либо направленной подачи в зону контакта), сжатый воздух, углекислый газ (в жидком, газообразном виде или в форме сухого льда), а также жидкий или газообразный азот [21–24]. В частности,
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1