Публикации автора

A method of wire electron beam additive manufacturing of cylindrical bimetallic products made of CuAl9Mn2 aluminum bronze and 13Mn6 ferrite-perlitic steel was proposed for the first time to achieve strong defect-free joining of components. Cylindrical bimetallic tribotechnical components based on 13Mn6 steel and CuAl9Mn2 bronze showed a high degree of structural homogeneity and defect-free gradient zone structure when bronze was applied over steel. When the steel component is applied over bronze, the degree of mutual mixing of the components in the gradient zone increases sharply due to the high temperature of the steel relative to the bronze base. This leads to the formation of defects in the form of cracks and delaminations in the boundary zone. Despite the inhomogeneous structure of the transition zone of the samples where steel is applied over bronze, no embrittlement of the material due to infiltration of bronze into the imperfections of the steel fragment is observed, and the mechanical properties of the steel and the transition zone even exceed the similar parameters of the samples where bronze is applied over steel. The studies have shown that by the method of wire electron beam additive technology it is possible to form large-size structures from heterogeneous materials with strong and defect-free connection of components. The results obtained show that there are still tasks for further modification of the technology of wire electron beam printing of products of “bronze−steel” system with application of steel over bronze.

В работе исследованы фазовый состав и механические свойства интерметаллического сплава системы Ni-Al-Cr, полученного с использованием двухпроволочного электронно-лучевого аддитивного производства. Заготовки сплава получали при одновременной подаче в ванну расплава промышленных проволок нихромового сплава и алюминия. Показано, что полученный материал обладает неоднородной по фазовому составу дендритной микроструктурой, состоящей преимущественно из фаз на основе Ni3Al и Ni3Cr. При этом для полученного сплава характерна слабая анизотропия предела текучести и предела прочности на растяжение в интервале температур 300-1273 К и пластичности при температурах меньше 1073 К. При температурах механических испытаний более 1073 К образцы, ориентированные вдоль подложки, характеризуются большей пластичностью, чем те, ось растяжения которых совпадает с направлением роста, что связано с особенностями фазового состава и морфологии дендритов в аддитивно произведенном материале. Показано, что наилучшее сочетание прочности и пластичности в аддитивно произведенном сплаве системы Ni-Al-Cr наблюдается в интервале температур растяжения 673-873 К. Исследуемые интерметаллические сплавы разработаны для производства интерметаллических покрытий методом электронно-лучевого аддитивного производства.

Исследованы особенности структурообразования в композиционных материалах с металлической матрицей на основе титанового сплава ВТ1-0 при фрикционной перемешивающей обработке с введением порошковых частиц меди, никеля и алюминия. Полученные результаты свидетельствуют о сложном и неоднороднном характере пластического течения металла по контуру инструмента при обработке с введением порошков различных металлов и их смеси. При обработке образуется достаточно неоднородная структура с неравномерным распределением порошков в объеме зоны перемешивания. Порошковые частицы за счет реакции с титановой матрицей образуют ряд интерметаллидных фаз различного состава. При этом однородного перемешивания смесей порошковых материалов с достижением образования сложных по составу интерметаллидов не было достигнуто. В зоне перемешивания в областях, обогащенных смесью вводимого порошка, наблюдается образование неоднородного материала из исходных порошков и интерметаллидов на их основе без реакции между ними и титановой матрицей. Наиболее обогащенными упрочняющими частицами на основе вводимых порошков являются подплечевая область зоны перемешивания, ее нижняя часть и наступающая сторона. Отступающая сторона зоны перемешивания является обедненной упрочяющими фазами. При использованных параметрах процесса обработки четырех проходов инструментом было недостаточно для обеспечения однородного распределения интерметаллидных фаз в зоне перемешивания. Механические свойства образцов из-за формируемых неоднородностей находятся на невысоком уровне. Пластичность полученных композитов не превышает 1,0 - 1,5 %. Наибольшие пределы прочности (680 МПа) и текучести (620 МПа) характерны для наиболее однородных по структуре образцов, модифицированных при обработке порошковыми частицами меди, никеля и алюминия в соотношении 1 : 1 : 1.