ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 3 2026 229 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Влияние интенсивной пластической деформации и термической обработки на структурные, механические и трибологические свойства бронзы системы Cu-9Al-2Mn Андрей Филиппов a, * , Николай Шамарин b, Сергей Тарасов c, Наталья Семенчук d Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия a https://orcid.org/0000-0003-0487-8382, avf@ispms.ru; b https://orcid.org/0000-0002-4649-6465, shnn@ispms.ru; c https://orcid.org/0000-0003-0702-7639, tsy@ispms.ru; d https://orcid.org/0000-0001-6547-7676, natali.t.v@ispms.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2026 Том 28 № 3 с. 229–249 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2026-28.3-229-249 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Для современной промышленности важной задачей является повышение ресурса и надежности деталей машин и механизмов. МеханичеИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 620.22, 539.62 История статьи: Поступила: 29 июня 2026 Рецензирование: 11 июля 2026 Принята к печати: 14 июля 2026 Доступно онлайн: 15 сентября 2026 Ключевые слова: Бронза Микроструктура Фазовый состав Механические свойства Интенсивная пластическая деформация Царапание Трение скольжения Финансирование Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема FWRW-2026-0001. АННОТАЦИЯ Введение. Интенсивная пластическая деформация (ИПД) является одним из наиболее перспективных методов модификации структуры цветных сплавов, позволяющим переводить их в ультрамелкозернистое (УМЗ) и нанокристаллическое состояния. В то же время для практического внедрения таких материалов в узлы машиностроительного оборудования критически важными остаются вопросы их термической стабильности и износостойкости при экстремальных нагрузках в условиях контактного взаимодействия при царапании и трении. Цель работы. Комплексное исследование влияния различных режимов термической и интенсивной пластической деформации на стру ктурные, механические и трибологические характеристики бронзы Cu-9Al-2Mn. В работе исследованы образцы бронзы системы Cu-9Al-2Mn в различных исходных состояниях: отжиг при 700 °C, закалка с 900 °C и старение при 400 °С. Для формирования УМЗ-структуры и повышения прочностных свойств заготовки подвергали деформационной обработке методом многоосевой ковки при комнатной температуре с последующей прокаткой. С целью изучения процессов рекристаллизации и термической стабильности УМЗсплава выполняли отжиг при температурах 400 °C в течение 30 минут и 500 °C в течение 10 минут. Методы исследований. В качестве основных методов аттестации структуры и фазового состава применялись металлография, просвечивающая электронная микроскопия и рентгеноструктурный анализ. Механические свойства оценивали по результатам измерения микротвердости по Виккерсу и испытаний на статическое растяжение. Сопротивление локальному поверхностному повреждению определяли методом царапания при линейно возрастающей нагрузке от 0,5 до 30 Н. Износостойкость и коэффициент трения исследовали при сухом трении скольжения по схеме «палец – диск» (контртело – сталь ШХ15) под нагрузкой 20 Н и с постоянной скоростью 0,1 м/с. Мониторинг динамики трибосистемы осуществлялся с помощью виброметрии и регистрации сигналов акустической эмиссии (АЭ). Топографию поверхности дорожек износа и шариков изучали методом конфокальной лазерной сканирующей микроскопии. С применением металлографии также исследовали изменение структуры под поверхностью трения. Результаты и обсуждение. Исследовано влияние термической обработки, интенсивной пластической деформации (ИПД) и последующего отжига на структуру, механические и трибологические свойства бронзы Cu-9Al-2Mn. Показано, что ИПД (многоосевая ковка и прокатка) формирует ультрамелкозернистую (100…300 нм) структуру с высокой плотностью дислокаций и деформационного мартенсита, обеспечивая предел текучести 998 МПа и микротвердость 3,24 ГПа. Низкотемпературный отжиг при 400 °C дополнительно повышает предел текучести до 1095 МПа за счет полигонизации и дисперсионного твердения. Отжиг при 500 °C вызывает рекристаллизацию, частично восстанавливая пластичность. Трибологические испытания при сухом трении скольжения выявили, что ИПД многократно увеличивает износостойкость при неизменном коэффициенте трения. Глубина царапин при скретч-тестировании снижается на ~40 %, механизм разрушения меняется от вязкого пропахивания к микрорезанию. Акустическая эмиссия и вибрация коррелируют со сменой механизмов изнашивания. Для цитирования: Влияние интенсивной пластической деформации и термической обработки на структурные, механические и трибологические свойства бронзы системы Cu-9Al-2Mn / А.В. Филиппов, Н.Н. Шамар ин, С.Ю. Тарасов, Н.В. Семенчук // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2026. – Т. 28, № 3. – С. 229–249. – DOI: 10.17212/1994-6309-2026-28.3-229-249. ______ *Адрес для переписки Филиппов Андрей Владимирович, к.т.н, зав. лабораторией Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, 634055, г. Томск, Россия, Тел.: +7 999 178-13-40, e-mail: avf@ispms.ru ские повреждения поверхности и износ могут существенно снизить срок службы детали, привести к ее поломке и повреждению дорогостоящей техники. Современные научно-технические данные свидетельствуют о возможности существенного повышения физико-механических и эксплуатационных характеристик материалов при контролируемом изменении их структурного состояния [1]. Одним из наиболее эффективных инстру-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1