OBRABOTKAMETALLOV Vol. 28 No. 3 2026 75 TECHNOLOGY приводит их в жидкое состояние. Возникающие конвективные потоки Марангони обеспечивают перемешивание расплавов, однако из-за разницы в плотностях компонентов происходит их расслоение с вытеснением стали к верхней части капли [18]. Поскольку кристаллизация бронзового сплава начинается на дне сварочной ванны, то жидкая фаза стали обогащает верхние слои застывающей капли. Аналогичное явление наблюдалось при селективном лазерном плавлении оловянной бронзы C52400 и стали AISI316L в работе [19]. Количественный анализ подтверждает неравномерное распределение железосодержащих частиц: у основания капли их объемная доля составляет 6 ± 1 %, а в верхней части она возрастает до 20 ± 2 %. Размер железосодержащих частиц в нижней части капли составляет 1,1 ± 0,2 мкм. В верхней части капли наблюдается неоднородное распределение стали. Ввиду этого в некоторых областях с повышенным содержанием элементов подложки железистые частицы агломерируются и формируют дендритные структуры различных размеров. Размер глобулярных частиц в верхней части капли составляет 3,3 ± 0,6 мкм. Поскольку температура плавления и кристаллизации железа значительно выше, чем у меди, то железосодержащие частицы кристаллизуются раньше и препятствуют укрупнению структуры бронзы. В данном случае разбавление бронзы сталью привело к остановке эпитаксиального роста столбчатых зёрен. Повышение тока электронного пучка до 60 мА привело к увеличению проплавления подложки, разбавлению бронзы в 59 % и образованию фрагментированной слоистой структуры. По всему объему капли наблюдается дендритная структура стали с прослойками бронзы в междендритном пространстве. Что характерно для всех образцов, на границе раздела ванны расплава наблюдался модифицированный слой стали не более 5 мкм, но не наблюдалось активного растрескивания стали и проникновения меди по границам стальных зёрен в результате жидкометаллического охрупчивания, а также эффекта Киркендалла [20]. На рис. 3 представлены результаты энергодисперсионного анализа железосодержащих частиц и бронзовой матрицы в образце, полученном при токе 45 мА. Элементный анализ показал, что в процессе наплавки имело место не только механическое перемешивание стали и бронзы, но также и взаимная диффузия. В частности, алюминий и марганец диффундировали в сталь, частично обеднив бронзу. В сво ю очередь, твердый раствор бронзы обогатился железом в количестве 3 %, никелем (около 2 %) и незначительным количеством хрома (около 0,5 %). На рис. 4 представлены дифрактограммы капель алюминиевой бронзы. В приповерхностном слое капли, сформированной при токе 30 мА, методами рентгенофазового анализа (РФА) идентифицировано присутствие трех структурРис. 3. РЭМ-изображение глобулярных частиц стали в структуре меди (а) и результаты энергодисперсионного анализа (б) Fig. 3. SEM image of globular steel particles in the copper matrix (a) and the results of energy-dispersive X-ray spectroscopy (б)
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1