Механизмы in-situ управления структурно-фазовым состоянием сплавов в процессе электронно-лучевой аддитивной проволочной технологии

Образцы композиционных материалов были получены на экспериментальном оборудовании Института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН. Стандартные промышленные проволоки из бронзы CuAl9Mn2, стали 9MnSi5, никелевого сплава Udimet500 (Ni-17,5Cr-16,5Co-4Mo-4Fe-3,9Ti-2,9Al-0,01B) и титанового сплава Ti-4Al-2Zr-V-Mo диаметром 1,6 мм. Образцы получали в виде вертикальных стенок размером 6x120x80 мм. Материалы получали с добавлением 5-25 об. % упрочняющего компонента к объему основного металла. Структура композитов «бронза-никель» характеризуется медной матрицей, по границам и в теле зерен которой наблюдаются дисперсные интерметаллидные и никелевые частицы. Структура в образцах с содержанием 5% никелевого сплава представлена основным металлом в виде дендритных зерен бронзы с небольшими областями с механической смесью бронзы, никелевого сплава и интерметаллидных фаз, и равномерно распределенными частицами интерметаллидов. При увеличении объемной доли никелевого сплава структура образцов принимает ячеистый вид. Для образцов данной системы характерны достаточно высокие механические свойства с увеличением предела текучести от 455 МПа до 675 МПа. Для образцов системы «бронза-титан» при различной объемной доли вводимого титана формируется доэвтектическая, эвтектическая и заэвтектическая структура, типичная для системы Cu-Ti. Введение небольшой объемной доли титанового сплава приводит к формированию структуры на основе вытянутых дендритов твердого раствора на основе меди, между которыми образуется мелкодисперсная эвтектика TiCu2Al-Cu(Al,Ti). Такое положение обусловлено первичной кристаллизацией дендритов твердого раствора с вытеснением эвтектики в междендритное пространство. Для данных материалов характерны достаточно низкие прочностные свойства, высокая твердость и износостойкость. Для композитов «бронза-сталь» характерно образование типичной структуры из твердого раствора на базе меди и стали. Увеличение содержания стали приводит к повышению объемной доли частиц в бронзовой матрице и качественным изменениям в структуре образцов. Избыточное введение стали в медную матрицу приводит к образованию неоднородностей и дефектов. Механические свойства данных материалов находятся в промежутке между свойствами основных компонентов.