Особенности формирования структурно-фазового состояния и свойства многокомпонентных сплавов на основе Cu(Al) и Fe(Cr,Ni) при электронно-лучевом аддитивном сплавлении тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Панфилов Александр Олегович

• Панфилов Александр Олегович
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Панфилов Александр Олегович

ВВЕДЕНИЕ

1. Литературный обзор

1.1. Сплавы системы ^^^ их структурообразование и фазовые превращения

1.2. Сплавы системы Fe(Cr,M), их структурообразование и фазовые превращения

1.3.Классификация аддитивных технологий получения многокомпонентных сплавов Cu(Al)/Fe(Cr,Ni)

1.4. Дефекты, возникающие при использовании аддитивных технологий

1.5. Особенности формирования структуры и свойств многокомпонентных сплавов на основе сплавов ^ и Fe методами аддитивного производства

1.6. Постановка задач исследования

2. Материалы и методы исследования

2.1.Материалы и объекты исследования

2.2. Методы получения и исследования

2.2.1. Методика получения слава Cu(Al) и многокомпонентных сплавов Cu(Al)/ Fe(Cr,Ni) электронно-лучевой аддитивной технологией

2.2.2. Пробоподготовка

2.2.3. Оптическая микроскопия

2.2.4. Электронная микроскопия

2.2.5. Рентгенофазовый анализ

2.2.6. Измерение микротвердости

2.2.7. Испытания на статическое растяжение

2.2.8. Трибологические испытания

2.2.9. Исследования на коррозионную стойкость

3. Структура, фазовый состав и механические свойства алюминиевой бронзы полученной методом двухпроволочного электроннолучевого аддитивного производства

3.1.Влияние тока электронного пучка на структурно-фазовый состав капель алюминиевой бронзы, нанесенных на подложку из нержавеющей стали методом ЭЛАП

3.2. Структурно-фазовое состояние тонкостенных образцов алюминиевой бронзы Cu(Al)

3.3. Механические характеристики тонкостенных образцов алюминиевой бронзы Си(А1)

3.4.Трибологические характеристики тонкостенных образцов алюминиевой бронзы Си(А1)

3.5. Выводы по главе

4. Особенности формирования многокомпонентных сплавов

Cu(Al)/Fe(Cr,Ni) при электронно-лучевом аддитивном сплавлении

4.1. Структурно-фазовое состояние многокомпонентных сплавов Си(А1)/Ее(Сг,М)

4.1.1. Фазовый состав многокомпонентных сплавов Си(А1)/Ре(Сг,М)

4.1.2. Микроструктура многокомпонентного сплава Си(А1)/Ре(Сг,М) с 10% Бе(Сг,М)

4.1.3. Микроструктура многокомпонентного сплавов Си(А1)/Ре(Сг,М), с 25% Бе(Сг,М)

4.1.4. Микроструктура многокомпонентного сплава Си(А1)/Ре(Сг,М) с 50% Бе(Сг,М)

4.1.5. Микроструктура многокомпонентного сплава Си(А1)/Ре(Сг,М) с 75% Бе(Сг,М)

4.2. Фазовые превращения, протекающие при получении электронно-лучевом аддитивном получении многокомпонентных сплавов Си(А1)/Ре(Сг,М)

4.3. Механические характеристики многокомпонентных сплавов Си(А1)/Ре(Сг,М)

4.4.Механизмы упрочнения многокомпонентных сплавов Си(А1)/ Fe(Cr,№)

4.5.Трибологические характеристики многокомпонентных сплавов Си(А1)/Ее(Сг,М)

4.6. Коррозионные свойства многокомпонентных сплавов Си(А1)/Ре(Сг,М)

Выводы по главе

ВЫВОДЫ

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности формирования структурно-фазового состояния и свойства многокомпонентных сплавов на основе Cu(Al) и Fe(Cr,Ni) при электронно-лучевом аддитивном сплавлении»

Актуальность

Известно, что существуют многокомпонентные однофазные среднеэнтропийные и высокоэнтропийные сплавы, при создании которых накладываются ограничения, в частности, на концентрации исходных элементов. Развитием этой концепции являются многокомпонентные материалы, которые не имеют данных ограничений и сочетание элементов может приводить к появлению нескольких твердорастворных фаз и дисперсных выделений, а также связанных с ними механизмов упрочнения и новых функциональных свойств. Цель создания многокомпонентных материалов состоит в том, чтобы исследовать прежде неизвестные сочетания концентраций исходных компонент и определить их свойства с точки зрения функциональности, что важно при проектировании и производстве не только современных транспортных средств, но и при изготовлении технологичного оборудования. Изготовление таких материалов традиционными методами литья и порошковой металлургии сложный процесс, который требует учитывать множество факторов, влияющих как на технологический процесс получения материала, так и на его конечную структуру и свойства. Так, например, использование двух или более материалов с существенно различающимися температурами плавления может привести к тому, что процесс затвердевания будет сопровождаться образованием дендритной структуры, которая приведет к химической неоднородности и охрупчиванию, что осложнит получение изотропных изделий из многокомпонентных сплавов. Следует учитывать и другие физические свойства материалов, такие как: коэффициент термического расширения, коэффициент теплопроводности, от которого будет зависеть скорость охлаждения и затвердевания структурных и фазовых компонентов.

В этом контексте особую значимость приобретают исследования, направленные на более глубокое понимание физической природы и свойств многокомпонентных материалов, а также на формирование научных принципов, лежащих в основе технологий получения материалов с заранее заданными

характеристиками. Подобные научные направления определяют стратегию современного материаловедения и промышленного производства, отражая ключевые тенденции развития и открывая возможности для создания высокоэффективных и функционально ориентированных материалов нового поколения.

Так, например, возможно изготовление многокомпонентных материалов из алюминиевой бронзы и нержавеющей стали, сочетающих в себе хорошие трибологические и механические свойства, а также способность сопротивляться коррозионному воздействию, что может позволить получить новые материалы с уникальным комплексом функциональных свойств.

Однако получение подобных материалов традиционными методами литья невозможно в силу наличия вышеописанных факторов. Активно развивающиеся направления аддитивных технологий открывают ранее недостижимые перспективы для получения новых металлических материалов с уникальными функциональными свойствами. Уже сегодня данные методы зарекомендовали себя при получении многокомпонентных материалов с фазовым составом, который в одном случае может быть однороден по всему объему полученного изделия, а в другом случае фазовый состав может быть переменным и иметь градиент состава по направлению выращивания изделия. Перспективность данного направления исследования состоит также в возможности получения материала, в котором могут сочетаться несколько механизмов упрочнения, что позволит повысить как прочность, так и пластичность, а также получить градиент этих свойств по заданному направлению. Вышеописанное позволяет утверждать о перспективности и актуальности данного направления исследований, так как приобретаемые при получении и изучении многокомпонентных сплавов сведения позволят не только внести значительный вклад в развитие аддитивных технологий, как отдельной отрасли промышленности, но также дадут толчок к развитию представлений о механизмах формирования структурно-фазового состава многокомпонентных сплавов и эволюции их свойств при реализации технологий аддитивного производства.

Степень разработанности темы исследования

В настоящее время наблюдается устойчивый рост количества научных публикаций, посвященных получению многокомпонентных материалов с использованием методов аддитивного производства. Это подтверждается увеличением числа работ, публикуемых в рецензируемых журналах, индексируемых в международных научных базах данных, что подчеркивает высокую актуальность данного направления исследований. Особое внимание уделяется технологии проволочного дугового аддитивного производства, с помощью которой создаются как объемные заготовки из многокомпонентных сплавов, так и покрытия на поверхности, например, нержавеющей стали. Существенный интерес вызывают и порошковые методы, такие как селективное лазерное спекание (SLS) и селективное лазерное плавление (SLM), которые позволяют получать материалы с заданной микроструктурой и высокими эксплуатационными характеристиками. Значимый вклад в развитие данной области также вносят исследования по проволочному электронно-лучевому аддитивному производству. В таких работах реализуется технология одновременной подачи и плавления нескольких проволок из различных материалов, что открывает широкие возможности для синтеза функциональных и композиционных материалов с регулируемым химическим составом и свойствами.

Несмотря на активное развитие исследований в области многокомпонентных материалов, получение которых осуществляется посредством использования технологий 3Э-печати, по-прежнему остаются открытыми вопросы, касающиеся формирования их структурного-фазового состояния и других свойств при изменении технологических параметров получения многокомпонентных сплавов методом нестационарной локальной металлургии в процессе проволочной электронно-лучевой наплавки. Процессы, протекающие в ванне расплава и при ее затвердевании при электронно-лучевом аддитивном производстве, значительно отличаются от процессов, протекающих в равновесных условиях при традиционных методах получения материалов. Таким образом использование

технологии электронно-лучевого аддитивного производства формирует новый подход в разработке новых материалов. Цель

Установление закономерностей формирования структурно-фазового состояния и свойств многокомпонентных сплавов ^^^ и Fe(Cr,Ni), изготовленных двухпроволочной электронно-лучевой аддитивной технологией. Задачи:

1. Установить влияние режимов печати на формирование капель/валиков и структурно-фазового состава ^^^ на подложке из сплава Fe(Cr,Ni).

2. Получить тонкостенные образцы алюминиевой бронзы а также многокомпонентных сплавов Cu(Al)/Fe(Cr,Ni) с различным содержанием сплава Fe(Cr,Ni) методом электронно-лучевого аддитивного производства.

3. Установить особенности изменение структурно-фазового состояния алюминиевой бронзы ^^^ и многокомпонентных сплавов Cu(Al)/Fe(Cr,Ni) с различным содержанием сплава Fe(Cr,Ni).

4. Получить сведения о механических и трибологических характеристиках алюминиевой бронзы ^^^ и многокомпонентных сплавов ^^у Fe(Cr,Ni) с различным содержанием сплава Fe(Cr,Ni).

5. Провести оценку коррозионной стойкость алюминиевой бронзы ^^^ и многокомпонентных сплавов ^^^ ^(^М) с различным содержанием сплава Fe(Cr,Ni).

Новизна

1. Впервые методом электронно-лучевого аддитивного производства с одновременной подачей двух проволок были получены многокомпонентные сплавы ^^^ с различным объемным содержанием сплава Fe(Cr,Ni).

2. Установлена взаимосвязь между формированием структурно-фазового состояния сплавов Cu(Al) / Fe(Cr,Ni) с 10%, 25%, 50% и 75% с объемным содержанием сплава на основе системы Fe(Cr,Ni). Получены материалы с однородной структурой как на микро-, так и макроуровне.

3. Установлено, что в многокомпонентном сплаве Си(А1)/Ее(Сг,М), с увеличением объемного содержания сплава на основе системы Бе(Сг,М) с 10% до 75% наблюдается рост механических свойств по сравнению с алюминиевой бронзой (сплав Си(А1)) и нержавеющей сталью (сплав Бе(Сг,М)).

4. В ходе испытаний на коррозионную стойкость сплавов Си(А1)/Ее(Сг,М) с различным содержанием Ее(Сг,№), было выявлено, что увеличение содержания сплава Бе(Сг,М) приводит к увеличению коррозионной устойчивости в условиях, имитирующих морскую среду, по сравнению с исходными аддитивно полученными сплавами Бе(Сг,М) и Си(А1). Теоретическая значимость

Теоретическая значимость работы заключается в выявлении закономерностей формирования многокомпонентных сплавов Си(А1)/Ре(Сг,М), полученных методом двухпроволочного электронно-лучевого аддитивного производства, а также в изучении эволюции их структурно-фазового состояния и эксплуатационных характеристик. Практическая значимость

Практическая значимость исследования заключается в разработке эффективных подходов к получению многокомпонентных сплавов на основе Си(А1) и Fe(Cr,Ni) с применением технологии электронно-лучевого аддитивного производства. Полученные материалы ориентированы на использование в судостроении - для изготовления гребных винтов, компонентов топливных систем, втулок, элементов гидравлических систем, насосов, клапанов и других изделий, работающих в условиях высоких нагрузок и агрессивных сред. Методология и методы исследования

В настоящей работе применен комплекс методов структурного анализа, включающий конфокальную и оптическую микроскопию для изучения макроструктуры, а также просвечивающую и растровую электронную микроскопию для исследования микроструктуры. Фазовый состав определен с использованием рентгеноструктурного анализа. Механические свойства оценены

методом одноосного статического растяжения и измерением микротвeрдости. Трибологические характеристики исследованы по схеме "шарик - диск", а коррозионная стойкость - в среде, имитирующей морскую воду. Положения, выносимые на защиту

1. Нелинейность формирования объемной доли a-Fe и эволюции нанодисперсных частиц Cu3AWCu3Al+NiAWNiAl, обусловленные диффузией Ni в медь при увеличении концентрации Fe(Cr, Ni) в многокомпонентных сплавах системы Cu(Al)/Fe(Cr, Ni), полученных методом электронно-лучевого аддитивного производства.

2. Эффект максимального упрочнения в многокомпонетных сплавах системы Cu(Al)/Fe(Cr,Ni), обусловленный влиянием механизмов твердорастворного и дисперсионного упрочнения при соотношении 1: 1 компонентов системы.

3. Механизм повышения коррозионной стойкости многокомпонентных сплавов Cu(Al)/Fe(Cr,Ni), обусловленный образованием твердых растворов a-Fe(Cr), a-Cu(Al, Ni) и присутствием избыточной y-Fe(Ni, Cr).

Достоверность полученных экспериментальных данных и обоснованность выносимых на защиту положений и выводов подтверждаются применением современных методов анализа структуры, фазового состава, физико-механических и трибологических свойств материалов, использованием аттестованного исследовательского оборудования, статистической обработкой результатов, а также их согласованностью с данными, представленными в научной литературе. Апробация

Основные результаты работы были доложены и обсуждены на следующих конференциях и семинарах: XVIII Международная конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», г. Томск, 2022 г. Международная конференции «Физическая мезомеханика», г. Томск, 2022 г. XIX Международная конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», г. Томск, 2023 г. Международная конференция «Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные

производственные технологии», г. Томск, 2023 г. XXI Международная конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспективы развития фундаментальных наук», г. Томск, 2024 г. Международная конференция «Физическая мезомеханика. Материалы с многоуровневой иерархически организованной структурой и интеллектуальные производственные технологии», г. Томск, 2024 г.

Публикации

Результаты диссертационной работы изложены в 10 научных работах, из них в 3-ех статьях из перечня ВАК, в 10-ти статьях журналов, индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus, 2 из которых опубликованы в изданиях первого квартиля (Q1), 3 в изданиях второго квартиля (Q2), 3 в изданиях третьего квартиля

(Q3).

Личный вклад соискателя состоит в совместной с научным руководителем постановке и обсуждении цели и задач, планировании и проведении экспериментальных исследований, обсуждении и интерпретации полученных данных, подготовке научных статей, в активном обсуждении результатов при участии в конференциях и семинарах.

Работа выполнена в рамках

Диссертационная работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2024-0001; государственного задания ИФПМ СО РАН, тема номер FWRW-2021-0012; а также при финансовой поддержке научной школы НШ-1174.2022.4 и в рамках соглашения о предоставлении из федерального бюджета гранта на проведение крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития Минобрнауки России № 075-15-2024-552. Управление анизотропией структуры и свойств».

Структура и объем

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы из 120 наименований. Всего 144 страницы, в том числе 67 рисунков и 9 таблиц.

Соответствие диссертации паспорту специальности

По своим целям, задачам, методам исследования, содержанию и научной новизне соответствует п. п. 1 и 6 Паспорта специальности 1.3.8. Физика конденсированного состояния (физико-математические науки). Автор выражает благодарность:

- научному руководителю д.т.н., профессору РАН Колубаеву Евгению Александровичу за обсуждение цели, задач и результатов работы, помощь в написании диссертационной работы;

- к.ф.-м.н. Зыковой Анне Петровне и к.т.н. Воронцову Андрею Владимировичу

за время, посвященное обсуждению результатов исследований, внимательное отношение и помощь на всех этапах выполнения диссертационной работы;

- д.т.н. Тарасову Сергею Юльевичу и д.т.н. Савченко Николаю Леонидовичу за

высококвалифицированное и полезное обсуждение результатов;

- д.т.н. Чумаевскому Андрею Валерьевичу за обсуждение работы и полезные советы;

- к.т.н. Фортуне Сергею Валерьевичу и д.ф.-м.н. Лычагину Дмитрию Васильевичу за ценные советы и полезные замечания, которые позволили улучшить работу;

- коллективу лабораторий структурного дизайна перспективных материалов (ЛСДПМ) и локальной металлургии в аддитивных технологиях (ЛЛМАТ) ИФПМ СО РАН за помощь, поддержку и ценные советы;

- родителям и близким за оказанную поддержку и заботу.

1. Литературный обзор

1.1. Сплавы системы Си(А1), их структурообразование и фазовые превращения

Алюминиевые бронзы - это сплавы меди , основным легирующим элементом которых является алюминий (Си(А1)) является крайне востребованным материалом для изготовления трубопроводов и деталей судостроительной промышленности (гребные винты, клапана, втулки и др.) благодаря хорошей износостойкости и [1]. Алюминиевая бронза широко применяется в общетехнических сферах: таких как водоснабжение, нефтяная и нефтехимическая промышленности, т.к. хорошая коррозионная стойкость позволяет сопротивляться воздействию агрессивных сред [2].

Алюминий является главным легирующим элемент в сплаве Си(А1), снижает энергию дефекта упаковки и способствует двойникованию при пластической деформации наряду с увеличением плотности дислокаций [3], что приводит к улучшению механических свойств таких как твердость и предел текучести [4]. Существуют работы [5], авторы которых использовали технологию проволочного электронно-лучевого аддитивного производства (ЭЛАП), добавляли в медь алюминий в различных концентрациях, и, тем самым, получали различные структуры алюминиевой бронзы, вплоть до структур, состоящих из интерметаллидов, образовавшихся как в теле зерен, так и на их границах.

Формирование твердого раствора замещения (ТРЗ) при легировании меди алюминием приводит к улучшению механических свойств алюминиевойц бронзы за счет твердорастворного упрочнения. Также ТРЗ алюминия приводит к увеличению коррозионной стойкости в следствии формирования тонкой оксидной пленки поверхности алюминиевой бронзы [6].

В двухфазных алюминиевых бронзах, в частности БрАМц9-2 с 9% А1, при кристаллизации происходит образование интерметаллидной фазы в, которая представляет собой твердой раствор со стехиометрическим составом Си3А1 и образуется из расплава при температуре 1036-1079 °С (рис. 1.1.). Фаза в-Си3А1 пластична, имеет хорошую электропроводность и стабильна при температуре выше

565°С. При охлаждении со скоростью выше 10°С/мин фаза в подвергается мартенситному превращению, формируя при этом соответствующие фазы (рис. 1.1.). Если скорость охлаждении ниже 10°С/мин, то в этом случае в-фаза претерпевает эвтектоидный распад на в ^ a+y2, где фаза у2 образуется в виде крупных зерен. Фаза у2 является нежелательной, поскольку приводит к охрупчиванию и снижает общую электропроводность.

Наряду с фазой Cu3Al при охлаждении из расплава также образуется твердорастворная фаза a-Cu. Как правило, при содержании алюминия до 16 % масс. a-Cu является основной матричной фазой, принимающей форму вытянутых зерен, по границам которых располагаются фазы в или у.

Рисунок 1.1 - Диаграмма фазового состояния системы медь-алюминий для

алюминиевой бронзы Cu(Al) Таким образом, основными фазами в сплавах системы Cu(Al) с содержанием алюминия до 9 масс.% являются Cu, CU3AI и CU9AI4, где a-Cu - твердый раствор замещения с содержанием алюминия до ~9,4 масс. % Al на основе

гранецентрированной кубической решетки (ГЦК). При достижении температуры 1037оС растворимость алюминия увеличивается и достигает 7,4 масс.%;

в' или Cu3Al - высокотемпературная мартенситная фаза с орторомбической решеткой. Данная фаза формируется на основе интерметаллида СизА1, существующего при температурах ~1048-1036 °С;

Y2 или CU9AI4 - промежуточная фаза переменного состава со сложной кубической решеткой на основе интерметаллида Си9А14. При низких температурах фаза стабильна, имеет высокую твердостью и сопровождающую ее высокую хрупкость. По сравнению с в фаза 72 менее электропроводна.

В зависимости от содержания алюминия (масс. %) структурообразование будет протекать по-разному. На рисунке 1.2 приведена схема образования фаз и структурных превращений, которые происходят при затвердевании из расплава и охлаждении сплавов системы Си(А1) с содержанием алюминия до 9 масс.%.

Как можно видеть в зависимости от содержания алюминия, процесс затвердевания из расплава начинается или с образования центров кристаллизации первичного твердого раствора a-Cu, или с образования центров кристаллизации высокотемпературной фазы в, либо происходит эвтектическое превращение из жидкой фазы в a+в при температуре 1037 оС и содержании алюминия 8,5 масс. %. При последующем охлаждении двухфазный расплав Ж+a-Cu может претерпевать превращения, образуя или равноосную структуру, состоящую только из зерен a-Cu, или образуя структуру, состоящую из зерен твердого раствора a-Cu и в фазы, расположенной по границам a-зерен. В свою очередь, охлаждение системы Ж+в приводит к образованию структуры, состоящей или только из зерен в'-фазы, или из зерен a-Cu и мартенситной в фазы. Важно отметить, что в претерпевает мартенситное превращение в ^ в'. При дальнейшем охлаждении система a+в' претерпевает распад с образование эвтектоида a+y2, где 72 образуется в виде крупных зерен.

Рисунок 1.2. Схема структурных изменений при охлаждении сплавов системы Си(А1) при содержании алюминия до 10 масс.%

На сегодняшний день сплавы системы Си(А1) получают путем послойного оплавления лазерным лучом порошков [7]. Также распространен метод выплавления в дуговой печи [8].

Возвращаясь к методам порошковой металлургии необходимо отметить, что для получения образцов высокой плотности требуется оборудование для горячего изостатического прессования. Несмотря на то, что методы порошковой металлургии позволяют производить небольшие детали с высокой точностью, тем не менее, процесс производства деталей из металлических порошков необходимо проводить в атмосфере инертного (защитного) газа или в вакууме, что требует дорогостоящего оборудования.

1.2. Сплавы системы Бе(Сг,М), их структурообразование и фазовые превращения

К сплавам системы Бе(Сг,М) как правило относят нержавеющие стали, основными легирующими элементами которых являются хром (Сг) и никель (N1). Их содержание в сплаве может достигать 50% от общего состава. Нержавеющие стали крайне востребованы, так как обладают хорошими механическими свойствами, а их главное преимущество - способность сопротивляться коррозионному воздействию агрессивных сред. Наличие указанных особенностей

нержавеющих сталей существенно расширило возможности разных отраслей производства: машиностроение, химическая и нефтегазовая отрасли, судостроительная область и др.

Добавление хрома в сталь придает ей повышенную коррозионную стойкость, т.к. хром инициирует образование на поверхности стали пассивирующей оксидной пленки, защищающей сталь от окисления. Помимо повышения коррозионной стойкости хром способствует повышению способности стали к термическому упрочнению, что обеспечивает более высокую прочность при повышенных температурах.

Никель, как легирующий элемент в сталях, способствует образованию и сохранению аустенита. Также добавление никеля приводят к усилению деформационного упрочнения стали при пластической деформации. Взаимодействие никеля и хрома приводит к еще большему повышению способности сталей к деформационному упрочнению, повышению вязкости разрушения и усталостной прочности. Никель увеличивает сопротивление коррозии хромоникелевых аустенитных сталей в неокисляющих кислотных растворах.

Основной элемент нержавеющих сталей железо (Бе) - ё-переходный металл серебристого цвета, обладающий высокой химической реакционной способностью [9]. Температура плавления железа - 1539 оС, плотность 7,874 г/см3. Существует несколько аллотропных модификаций железа с различными типами кристаллической решетки (рис. 1.3, а). Также на рисунке 1.3 б приведена тройная диаграмма системы Бе-Сг-М, отображающая фазовое состояние в зависимости от содержания компонентов системы при температуре 773 К [10].

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Ni, %

.о

т

(а)

(б)

Рисунок 1.3. Полиморфные модификации железа (а), тройная диаграмма

состояния системы Бе-Сг-М (б)

В твердом состоянии при атмосферном давлении железо может находиться в трех основных модификациях: a-Fe (a-феррит), y-Fe (аустенит) и 5-Fe (5 феррит).

При температуре до 912 оС железо имеет ОЦК решетку и называется a-Fe или ферритом - твердый раствор углерода в a-железе, которое имеет твердость порядка 100-130 HB, пластично, предел прочности aB=300 МПа, относительное удлинение 5=30%, мягкое до 768 оС.

Нагрев железа до температуры выше 912 °C приводит к трансформации его кристаллической структуры. ОЦК изменяется на ГЦК кристаллическую структуру. В этой форме железо называется гамма-железом (y-Fe) или аустенитом - твердым раствором углерода в гамма-железе. у-железо может содержать значительно больше углерода (до 2,04 % мас. при температуре 1146 °C). Такая форма у-железа характерна для аустенитных нержавеющих сталей. Аустенит парамагнитен, имеет твердость 180-250 HB, пластичен, относительное удлинение 5=40...50%о. Свойства нержавеющей стали могут изменяться в зависимости от количества легирующих элементов.

При нагреве выше 1392 °С железо вновь приобретает ОЦК решетку. Такой вид железа называется 5-Fe или высокотемпературным a-Fe ферритом. Оно стабильно до 1539 оС, т.е. до температуры плавления.

В свою очередь диаграмма тройной системы Fe-Cг-Ni позволяет наблюдать фазообразование от феррита к аустениту. Присутствующая на диаграмме Fe-Cг-Ni фаза - а может встречаться в системах сплавов переходных металлов, и не имеет определенного стехиометрического состава. Еe можно отнести к так называемым фазам Франка-Каспера, которые известны как группа интерметаллидных соединений [11].

Использование трехфазной диаграммы системы Fe-Cг-Ni позволяет выбирать оптимальное соотношение компонентов системы, благодаря которым мы можем получить материла с требуемым структурно-фазовым состоянием, а также характерными для него свойствами.

1.3. Классификация аддитивных технологий получения многокомпонентных сплавов Cu(A1)/Fe(Cг,Ni).

Многокомпонентный сплав определяется как материал, содержащий два и более химически и/или физически разнородных компонента, совокупное взаимодействие которых приводит к формированию структуры с новым набором свойств, существенно отличающихся от характеристик исходных составляющих. При этом многокомпонентные сплавы подобны высоко- и среднеэнтропийным материалом, однако существенное отличие состоит в том, что многокомпонентные сплавы имеют две и более фазы, в то время как высоко- и среднеэнтропийным материалы обладают одной фазой.

Многокомпонентные сплавы - это класс материалов, который постепенно заменяет металлы и сплавы, применяемые в различных отраслях бытового и промышленного характера. Это связано с тем, что многокомпонентные сплавы имеют такие преимущества, как: меньший вес, большую прочность, коррозионную стойкость и др. свойства, превосходящие традиционные сплавы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Панфилов Александр Олегович, 2026 год

Список литературы

1. Dimaté Castllanos L.M., Olaya Florez J.J., Alfonso Orjuela J.E. Corrosion resistance of Cu-Al coatings produced by thermal spray // Ingeniería e Investigación. - 2012. - Vol. 32, - № 1. - P. 18-23.

2. Wang Y., Huang H.Y., Xie J.X. Enhanced room-temperature tensile ductility of columnar-grained polycrystalline Cu-12 wt.%Al alloy through texture control by Ohno continuous casting process // Materials Letters. - 2011. - Vol. 65, - № 7. - P. 1123-1126.

3. Vecchio K. The influence of stacking fault energy on the mechanical behavior of Cu and Cu-Al alloys: Deformation twinning, work hardening, and dynamic recovery // Metallurgical and Materials .... - 2001.

4. Tao J., Yang K., Xiong H., Wu X., Zhu X., Wen C. The defect structures and mechanical properties of Cu and Cu-Al alloys processed by split Hopkinson pressure bar // Materials Science and Engineering: A. - 2013. - Vol. 580. - P. 406409.

5. Panfilov A.O., Zykova A.P., Chumaevskii A. V., Beloborodov V.A., Nikonov S.Y., Kolubaev E.A. The Effect of Aluminum Concentration on the Structure Evolution and Mechanical Properties of Cu/al Composites Produced by Electron-Beam Additive Manufacturing // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2022. - Vol. 2022, - № 6. - P. 35-45.

6. Pero-Sanz Elorz J.A., Quintana Hernández M.J., Verdeja González L.F. Solidification and Solid-State Transformations of Metals and Alloys // Solidification and Solid-State Transformations of Metals and Alloys. - 2017. - P. 1364.

7. Ahuja B., Karg M., Nagulin K.Y., Schmidt M. Fabrication and Characterization of High Strength Al-Cu Alloys Processed Using Laser Beam Melting in Metal Powder Bed // Physics Procedia. - 2014. - Vol. 56, - № C. - P. 135-146.

8. Dudina D. V., Lomovsky O.I., Valeev K.R., Tikhov S.F., Boldyreva N.N., Salanov A.N., Cherepanova S. V., Zaikovskii V.I., Andreev A.S., Lapina O.B., Sadykov

V.A. Phase evolution during early stages of mechanical alloying of Cu-13 wt.% Al powder mixtures in a high-energy ball mill // Journal of Alloys and Compounds. -2015. - Vol. 629. - P. 343-350.

9. Н.П. Лякишев. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3 т. // М.: Машиностроение. - 1996. 498 p.

10. Li W., Chen X., Yan L., Zhang J., Zhang X., Liou F. Additive manufacturing of a new Fe-Cr-Ni alloy with gradually changing compositions with elemental powder mixes and thermodynamic calculation // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2018. - Vol. 95, - № 1-4. - P. 1013-1023.

11. Dubiel S.M., Cieslak J. Sigma-Phase in Fe-Cr and Fe-V Alloy Systems and its Physical Properties // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. - 2011.

- Vol. 36, - № 4. - P. 191-208.

12. Munitz A. Metastable liquid phase separation in tungsten inert gas and electron beam copper/stainless-steel welds // Journal of Materials Science. - 1995. - Vol. 30,

- № 11. - P. 2901-2910.

13. Kar J., Roy S.K., Roy G.G. Effect of beam oscillation on electron beam welding of copper with AISI-304 stainless steel // Journal of Materials Processing Technology.

- 2016. - Vol. 233. - P. 174-185.

14. Tan C., Zhou K., Ma W., Min L. Interfacial characteristic and mechanical performance of maraging steel-copper functional bimetal produced by selective laser melting based hybrid manufacture // Materials & Design. - 2018. - Vol. 155. -P. 77-85.

15. Han L., Liu J., Tang H., Ma X., Zhao W. Investigation on the properties of nanostructured Cu alloy prepared by mechanical milling and reactive hot-pressing // Journal of Alloys and Compounds. - 2018. - Vol. 742. - P. 284-289.

16. Chen S., Huang J., Xia J., Zhang H., Zhao X. Microstructural characteristics of a stainless steel/copper dissimilar joint made by laser welding // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. - 2013. - Vol. 44, - № 8. - P. 3690-3696.

17. Imran M.K., Masood S.H., Brandt M. Direct Metal Deposition of H13 Tool Steel

on Copper Alloy Substrate: Parametric Investigation // Lasers in Manufacturing and Materials Processing. - 2015. - Vol. 2, - № 4. - P. 242-260.

18. Chen S., Huang J., Xia J., Zhao X., Lin S. Influence of processing parameters on the characteristics of stainless steel/copper laser welding // Journal of Materials Processing Technology. - 2015. - Vol. 222. - P. 43-51.

19. Shu X., Chen G., Liu J., Zhang B., Feng J. Microstructure evolution of copper/steel gradient deposition prepared using electron beam freeform fabrication // Materials Letters. - 2018. - Vol. 213. - P. 374-377.

20. Zykova A., Chumaevskii A., Vorontsov A., Kalashnikov K., Gurianov D., Gusarova A., Kolubaev E. Evolution of microstructure and properties of Fe-Cu, manufactured by electron beam additive manufacturing with subsequent friction stir processing // Materials Letters. - 2022. - Vol. 307. - P. 131023.

21. Greer C., Nycz A., Noakes M., Richardson B., Post B., Kurfess T., Love L. Introduction to the design rules for Metal Big Area Additive Manufacturing // Additive Manufacturing. - 2019. - Vol. 27. - P. 159-166.

22. Zhong C., Gasser A., Schopphoven T., Poprawe R. Experimental study of porosity reduction in high deposition-rate Laser Material Deposition // Optics & Laser Technology. - 2015. - Vol. 75. - P. 87-92.

23. Sun W., Shan F., Zong N., Dong H., Jing T. A simulation and experiment study on phase transformations of Ti-6Al-4V in wire laser additive manufacturing // Materials & Design. - 2021. - Vol. 207. - P. 109843.

24. Sun X., Chen S., Wang L., Cui T., Liang J., Chen J., Wang M. Effects of energy density on microstructure evolution and electromagnetic interference shielding efficiency of laser cladding Fe84Nb7B9 alloy // Journal of Alloys and Compounds. - 2023. - Vol. 961. - P. 171149.

25. Feng Y., Guo X., Elsayed H., Huang K., Franchin G., Motz G., Tong Y., Gong H., Colombo P. Enhanced electromagnetic microwave absorption properties of SiCN(Fe) ceramics produced by additive manufacturing via in-situ reaction of ferrocene // Ceramics International. - 2023. - Vol. 49, - № 15. - P. 25051-25062.

26. Zhang X., Zhang K., Zhang L., Wang W., Li Y., He R. Additive manufacturing of

cellular ceramic structures: From structure to structure-function integration // Materials & Design. - 2022. - Vol. 215. - P. 110470.

27. Lee U.L., Lim J.Y., Park S.N., Choi B.H., Kang H., Choi W.C. A Clinical Trial to Evaluate the Efficacy and Safety of 3D Printed Bioceramic Implants for the Reconstruction of Zygomatic Bone Defects // Materials 2020, Vol. 13, Page 4515. - 2020. - Vol. 13, - № 20. - P. 4515.

28. Shuai C., Yuan X., Yang W., Peng S., Qian G., Zhao Z. Synthesis of a mace-like cellulose nanocrystal@Ag nanosystem via in-situ growth for antibacterial activities of poly-L-lactide scaffold // Carbohydrate Polymers. - 2021. - Vol. 262. - P. 117937.

29. Liu Z., Zhao D., Wang P., Yan M., Yang C., Chen Z., Lu J., Lu Z. Additive manufacturing of metals: Microstructure evolution and multistage control // Journal of Materials Science & Technology. - 2022. - Vol. 100. - P. 224-236.

30. Basak A., Das S. Epitaxy and Microstructure Evolution in Metal Additive Manufacturing // Annual Review of Materials Research. - 2016. - Vol. 46, - № Volume 46, 2016. - P. 125-149.

31. Pfeiffer S., Florio K., Puccio D., Grasso M., Colosimo B.M., Aneziris C.G., Wegener K., Graule T. Direct laser additive manufacturing of high performance oxide ceramics: A state-of-the-art review // Journal of the European Ceramic Society. - 2021. - Vol. 41, - № 13. - P. 6087-6114.

32. Cooke S., Ahmadi K., Willerth S., Herring R. Metal additive manufacturing: Technology, metallurgy and modelling // Journal of Manufacturing Processes. -2020. - Vol. 57. - P. 978-1003.

33. Xiao Z., Fang J., Sun G., Li Q. Crashworthiness design for functionally graded foam-filled bumper beam // Advances in Engineering Software. - 2015. - Vol. 85. -P. 81-95.

34. Martukanitz R., Michaleris P., Palmer T., DebRoy T., Liu Z.K., Otis R., Heo T.W., Chen L.Q. Toward an integrated computational system for describing the additive manufacturing process for metallic materials // Additive Manufacturing. - 2014. -Vol. 1-4. - P. 52-63.

35. Sames W.J., List F.A., Pannala S., Dehoff R.R., Babu S.S. The metallurgy and

processing science of metal additive manufacturing // International Materials Reviews. - 2016. - Vol. 61, - № 5. - P. 315-360.

36. Bourell D., Kruth J.P., Leu M., Levy G., Rosen D., Beese A.M., Clare A. Materials for additive manufacturing // CIRP Annals. - 2017. - Vol. 66, - № 2. - P. 659-681.

37. Qi K., Yang Y., Liang W., Jin K., Xiong L. Effect of magnetic field on the microstructure and wear properties of TiB2/metal composite layers synthesized in situ by laser cladding on Ti-6Al-4V alloy // Ceramics International. - 2021. - Vol. 47, - № 20. - P. 29463-29474.

38. Lu Y., Sun G., Wang Z., Zhang Y., Su B., Feng A., Ni Z. Effects of electromagnetic field on the laser direct metal deposition of austenitic stainless steel // Optics & Laser Technology. - 2019. - Vol. 119. - P. 105586.

39. Meng X., Bachmann M., Artinov A., Rethmeier M. The influence of magnetic field orientation on metal mixing in electromagnetic stirring enhanced wire feed laser beam welding // Journal of Materials Processing Technology. - 2021. - Vol. 294. -P. 117135.

40. Zhang J., Di X., Li C., Ba L., Jiang X. Effect of Electromagnetic Stirring Frequency on Inconel625-High Strength Low Alloy Steel Functionally Graded Material Fabricated by Wire Arc Additive Manufacturing // Journal of Materials Engineering and Performance. - 2022. - Vol. 31, - № 12. - P. 9703-9713.

41. Zhao Y., Wu M., Jiang P., Li R., Cheng J., Chen Y. Microstructure of WTaNbMo refractory high entropy alloy coating fabricated by dynamic magnetic field assisted laser cladding process // Journal of Materials Research and Technology. - 2022. -Vol. 20. - P. 1908-1911.

42. Zhai L., Wang Q., Zhang J., Ban C. Effect of alternating current electric field on microstructure and properties of laser cladding Ni-Cr-B-Si coating // Ceramics International. - 2019. - Vol. 45, - № 14. - P. 16873-16879.

43. Edry I., Shoihet A., Hayun S. On the effects of electric current intensity and pulse frequency on the solidified structure of pure aluminum subjected to pulse magneto-oscillation treatment // Journal of Materials Processing Technology. - 2021. - Vol. 288. - P. 116844.

44. Choi J.S., La M., Kim D., Choe K.H., Hyun S.K., Kim M.J. Effect of electric current on the microstructural refinement of pure aluminum // Journal of Materials Research and Technology. - 2021. - Vol. 12. - P. 818-830.

45. Li C., Sun S., Liu C., Lu Q., Ma P., Wang Y. Microstructure and mechanical properties of TiC/AlSi10Mg alloy fabricated by laser additive manufacturing under high-frequency micro-vibration // Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - Vol. 794. - P. 236-246.

46. Zhang L., Wang S., Wang H., Wang J., Bian W. Mechanical properties and microstructure revolution of vibration assisted wire arc additive manufacturing 2319 aluminum alloy // Materials Science and Engineering: A. - 2023. - Vol. 885. -P. 145634.

47. Liu H., Xu Q., Wang C., Zhang X. Corrosion and wear behavior of Ni60CuMoW coatings fabricated by combination of laser cladding and mechanical vibration processing // Journal of Alloys and Compounds. - 2015. - Vol. 621. - P. 357-363.

48. Xu M., Chen Y., Zhang T., Xie J., Wei K., Wang S., Yin L. Effect of post-heat treatment on microstructure and mechanical properties of nickel-based superalloy fabricated by ultrasonic-assisted wire arc additive manufacturing // Materials Science and Engineering: A. - 2023. - Vol. 863. - P. 144548.

49. Wang T., Liu X., Darnell M. Ultrasonic effects with different vibration positions on gas tungsten arc wire additive manufactured aluminum nanocomposite // Journal of Manufacturing Processes. - 2023. - Vol. 105. - P. 359-369.

50. Xu J., Hu Z., Wang S., Tan W., Zhou J. Laser cladding Co-based coating coupled with electromagnetic/ultrasonic compound energy field // Materials Science and Technology (United Kingdom). - 2023. - Vol. 39, - № 7. - P. 803-814.

51. Wang Y., Shi H., Hao X., Liu H., Zhang X. Microstructure and Wear Resistance of Fe60 Laser Cladding Coating Assisted by Steady Magnetic Field-Mechanical Vibration Coupling Field // Coatings. - 2022. - Vol. 12, - № 6. - P. 751.

52. Zhao S., Zhang B., Mehrez S., Vignesh R.V., Taheri M., Sharifi T. Laser cladding of IN625 superalloy assisted by hybrid ultrasonic-electromagnetic field // Materials Letters. - 2022. - Vol. 323. - P. 132592.

53. Chen L., Yang Y., Jiang F., Li C. Experimental investigation and FEM analysis of laser cladding assisted by coupled field of electric and magnetic // Materials Research Express. - 2018. - Vol. 6, - № 1. - P. 016516.

54. Panfilov A.O., Knyazhev E.O., Kalashnikova T.A., Kalashnikov K.N., Chumaevskii A. V., Nikonov S.Y. Manufacturing of Cu-Ni and Fe-Cu-Ni polymetallic materials by the electron-beam additive technology // AIP Conference Proceedings. - 2020. - Vol. 2310, - № 1.

55. DebRoy T., Wei H.L., Zuback J.S., Mukherjee T., Elmer J.W., Milewski J.O., Beese A.M., Wilson-Heid A., De A., Zhang W. Additive manufacturing of metallic components - Process, structure and properties // Progress in Materials Science. -2018. - Vol. 92. - P. 112-224.

56. Kotadia H.R., Gibbons G., Das A., Howes P.D. A review of Laser Powder Bed Fusion Additive Manufacturing of aluminium alloys: Microstructure and properties // Additive Manufacturing. - 2021. - Vol. 46. - P. 102155.

57. Aboulkhair N.T., Everitt N.M., Ashcroft I., Tuck C. Reducing porosity in AlSi10Mg parts processed by selective laser melting // Additive Manufacturing. -2014. - Vol. 1-4. - P. 77-86.

58. Kimura T., Nakamoto T., Mizuno M., Araki H. Effect of silicon content on densification, mechanical and thermal properties of Al-xSi binary alloys fabricated using selective laser melting // Materials Science and Engineering: A. - 2017. - Vol. 682. - P. 593-602.

59. Kok Y., Tan X.P., Wang P., Nai M.L.S., Loh N.H., Liu E., Tor S.B. Anisotropy and heterogeneity of microstructure and mechanical properties in metal additive manufacturing: A critical review // Materials & Design. - 2018. - Vol. 139. - P. 565586.

60. Aliyu A.A.A., Puncreobutr C., Kuimalee S., Phetrattanarangsi T., Boonchuduang T., Taweekitikul P., Panwisawas C., Shinjo J., Lohwongwatana B. Laser-inherent porosity defects in additively manufactured Ti-6Al-4V implant: Formation, distribution, and effect on fatigue performance // Journal of Materials Research and Technology. - 2024. - Vol. 30. - P. 5121-5132.

61. Puebla K., E. Murr L., M. Gaytan S., Martinez E., Medina F., B. Wicker R. Effect of Melt Scan Rate on Microstructure and Macrostructure for Electron Beam Melting of Ti-6Al-4V // Materials Sciences and Applications. - 2012. - Vol. 03, - № 05. - P. 259-264.

62. Mukherjee T., Zuback J.S., De A., DebRoy T. Printability of alloys for additive manufacturing // Scientific Reports 2016 6:1. - 2016. - Vol. 6, - № 1. - P. 1-8.

63. Kruth J.P., Froyen L., Van Vaerenbergh J., Mercelis P., Rombouts M., Lauwers B. Selective laser melting of iron-based powder // Journal of Materials Processing Technology. - 2004. - Vol. 149, - № 1-3. - P. 616-622.

64. Wu A.S., Brown D.W., Kumar M., Gallegos G.F., King W.E. An Experimental Investigation into Additive Manufacturing-Induced Residual Stresses in 316L Stainless Steel // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. - 2014. - Vol. 45, - № 13. - P. 6260-6270.

65. Qi T., Zhu H., Zhang H., Yin J., Ke L., Zeng X. Selective laser melting of Al7050 powder: Melting mode transition and comparison of the characteristics between the keyhole and conduction mode // Materials & Design. - 2017. - Vol. 135. - P. 257266.

66. Yin J., Yang L.L., Yang X., Zhu H., Wang D., Ke L., Wang Z., Wang G., Zeng X. High-power laser-matter interaction during laser powder bed fusion // Additive Manufacturing. - 2019. - Vol. 29. - P. 100778.

67. Xu L., Zhou W., Zhai W., Luu D.N., Nai S.M.L., Chen X. Cracking mitigation of additively manufactured Inconel 738LC through addition of micro-TiC particles // Journal of Manufacturing Processes. - 2024. - Vol. 131. - P. 641-658.

68. Dong L., Chen W., Hou L., Liu Y., Luo Q. Metallurgical process analysis and microstructure characterization of the bonding interface of QAl9-4 aluminum bronze and 304 stainless steel composite materials // Journal of Materials Processing Technology. - 2016. - Vol. 238. - P. 325-332.

69. Bonny G., Terentyev D., Malerba L. Identification and characterization of Cr-rich precipitates in FeCr alloys: An atomistic study // Computational Materials Science. - 2008. - Vol. 42, - № 1. - P. 107-112.

70. Osipovich K., Vorontsov A., Chumaevskii A., Moskvichev E., Zakharevich I., Dobrovolsky A., Sudarikov A., Zykova A., Rubtsov V., Kolubaev E. Features of Microstructure and Texture Formation of Large-Sized Blocks of C11000 Copper Produced by Electron Beam Wire-Feed Additive Technology // Materials 2022, Vol. 15, Page 814. - 2022. - Vol. 15, - № 3. - P. 814.

71. Raghavendra Pai K., Vijayan V., Narayan Prabhu K. Recent challenges and advances in metal additive manufacturing: A review // Materials Today: Proceedings. - 2024.

72. Yan L., Chen Y., Liou F. Additive manufacturing of functionally graded metallic materials using laser metal deposition // Additive Manufacturing. - 2020. - Vol. 31.

- P. 100901.

73. Saleh B., Jiang J., Fathi R., Al-hababi T., Xu Q., Wang L., Song D., Ma A. 30 Years of functionally graded materials: An overview of manufacturing methods, Applications and Future Challenges // Composites Part B: Engineering. - 2020. -Vol. 201. - P. 108376.

74. Makarenko K.I., Konev S.D., Dubinin O.N., Shishkovsky I. V. Mechanical characteristics of laser-deposited sandwich structures and quasi-homogeneous alloys of Fe-Cu system // Materials & Design. - 2022. - Vol. 224. - P. 111313.

75. Do T., Kwon P., Shin C.S. Process development toward full-density stainless steel parts with binder jetting printing // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 2017. - Vol. 121. - P. 50-60.

76. Wang L., Tieu A.K., Lu S., Jamali S., Hai G., zhu Q., Nguyen H.H., Cui S. Sliding wear behavior and electrochemical properties of binder jet additively manufactured 316SS /bronze composites in marine environment // Tribology International. - 2021.

- Vol. 156. - P. 106810.

77. Lu S.L., Meenashisundaram G.K., Wang P., Nai S.M.L., Wei J. The combined influence of elevated pre-sintering and subsequent bronze infiltration on the microstructures and mechanical properties of 420 stainless steel additively manufactured via binder jet printing // Additive Manufacturing. - 2020. - Vol. 34. -P. 101266.

78. Nakrani J., Mishra N.K., Ajay V., Yan W., Shrivastava A. Viability of WAAM for fabrication/repair of SS316: Fatigue crack growth behavior for varied notch locations in the vicinity of WAAM-substrate interface // Theoretical and Applied Fracture Mechanics. - 2024. - Vol. 133. - P. 104527.

79. Evans S.I., Wang J., Qin J., He Y., Shepherd P., Ding J. A review of WAAM for steel construction - Manufacturing, material and geometric properties, design, and future directions // Structures. - 2022. - Vol. 44. - P. 1506-1522.

80. Yu X., Bai X., Shi X., Zhou X., Zhang H. Microstructures and properties of wire and arc additively manufactured steel matrix composites with addition of WC by gravity-driven side powder feeding // Journal of Manufacturing Processes. - 2022. - Vol. 81. - P. 236-249.

81. Cai X., Wang Z., Dong L., Yang M., Zhou J., Xue F. Advanced mechanical properties of nickel-aluminum bronze/steel composite structure prepared by wire-arc additive manufacturing // Materials & Design. - 2022. - Vol. 221. - P. 110969.

82. Shi Y., Gong S., Xu H., Yang G., Qiao J., Wang Z., Zhang J., Qi B. Electron beam metal additive manufacturing: Defects formation and in-process control // Journal of Manufacturing Processes. - 2023. - Vol. 101. - P. 386-431.

83. Chumaevskii A. V., Osipovich K.S., Panfilov A.O., Cheremnov A.M., Vorontsov A. V., Savchenko N.L., Gurianov D.A., Nikonov S.Y., Kolubaev E.A. Structure Formation of Composite Material Based on Ferrite-Pearlite Steel and Aluminum Bronze Produced by Wire-Feed Electron Beam Additive Manufacturing // Russian Physics Journal. - 2023. - Vol. 66, - № 10. - P. 1021-1030.

84. Zykova A., Chumaevskii A., Shamarin N., Vorontsov A., Gurianov D., Zhukov L., Dobrovolsky A. Structural-phase state of polymetal AA5356-Mo produced by electron beam additive manufacturing // AIP Conference Proceedings. - 2022. - Vol. 2467, - № 1.

85. Filippov A. V., Khoroshko E.S., Shamarin N.N., Savchenko N.L., Moskvichev E.N., Utyaganova V.R., Kolubaev E.A., Smolin A.Y., Tarasov S.Y. Characterization of gradient CuAl-B4C composites additively manufactured using a combination of wire-feed and powder-bed electron beam deposition methods //

Journal of Alloys and Compounds. - 2021. - Vol. 859. - P. 157824.

86. Zykova A., Chumaevskii A., Panfilov A., Vorontsov A., Nikolaeva A., Osipovich K., Gusarova A., Chebodaeva V., Nikonov S., Gurianov D., Filippov A., Dobrovolsky A., Kolubaev E., Tarasov S. Aluminum Bronze/Udimet 500 Composites Prepared by Electron-Beam Additive Double-Wire-Feed Manufacturing // Materials 2022, Vol. 15, Page 6270. - 2022. - Vol. 15, - № 18. -P. 6270.

87. Li D., Cui X., Yuan C., Zhang D., Jin G., Zheng W., Yang Y., Li D., Cui X., Yuan C., Zhang D., Jin G., Zheng W., Yang Y. Effect of Ni modified graphene on microstructure and properties of Ni60 composite coatings prepared by laser cladding // OptLT. - 2021. - Vol. 136. - P. 106756.

88. Zhao S., Xu S., Huang Y., Yang L. Laser hot-wire cladding of Ni/WC composite coatings with a tubular cored wire // Journal of Materials Processing Technology. -2021. - Vol. 298. - P. 117273.

89. М. А. Филиппов, В. Р. Бараз М.А.Г. Методология выбора металлических сплавов и упрочняющих технологий в машиностроении. - 2013. 236 p.

90. Hasan F., Jahanafrooz A., Lorimer G.W., Ridley N. MORPHOLOGY, CRYSTALLOGRAPHY, AND CHEMISTRY OF PHASES IN As-CAST NICKEL-ALUMINUM BRONZE. // Metallurgical transactions. A, Physical metallurgy and materials science. - 1982. - Vol. 13 A, - № 8. - P. 1337-1345.

91. Meigh H.J. Cast and Wrought Aluminium Bronzes: Properties, Processes and Structure // Cast and Wrought Aluminium Bronzes. - 2000.

92. Qin Z., Luo Q., Zhang Q., Wu Z., Liu L., Shen B., Hu W. Improving corrosion resistance of nickel-aluminum bronzes by surface modification with chromium ion implantation // Surface and Coatings Technology. - 2018. - Vol. 334. - P. 402-409.

93. Prokoshkina D., Esin V.A., Divinski S. V. Experimental evidence for anomalous grain boundary diffusion of Fe in Cu and Cu-Fe alloys // Acta Materialia. - 2017. -Vol. 133. - P. 240-246.

94. Tao X.P., Zhang S., Zhang C.H., Wu C.L., Chen J., Abdullah A.O. Effect of Fe and Ni contents on microstructure and wear resistance of aluminum bronze coatings on

316 stainless steel by laser cladding // Surface and Coatings Technology. - 2018. -Vol. 342. - P. 76-84.

95. Kucita P., Wang S.C., Li W.S., Cook R.B., Starink M.J. The effects of substrate dilution on the microstructure and wear resistance of PTA Cu-Al-Fe aluminium bronze coatings // Wear. - 2019. - Vol. 440-441. - P. 203102.

96. Makarenko K., Dubinin O., Shornikov P., Shishkovsky I. Specific aspects of the transitional layer forming in the aluminium bronze - stainless steel functionally graded structures after laser metal deposition // Procedia CIRP. - 2020. - Vol. 94. -P. 346-351.

97. Гольдштейн М.И., Литвинов В.С. Б.Б.М. Металлофизика высокопрочных сплавов. - 1986. 312 p.

98. Sabzi H.E., Maeng S., Liang X., Simonelli M., Aboulkhair N.T., Rivera-Diaz-del-Castillo P.E.J. Controlling crack formation and porosity in laser powder bed fusion: Alloy design and process optimisation // Additive Manufacturing. - 2020. - Vol. 34. - P. 101360.

99. Банных О. А., Будберг П. Б. А.С.П. и др. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа: Справ. изд. 440 с. p.

100. Culpan E.A., Rose G. Microstructural characterization of cast nickel aluminium bronze // Journal of Materials Science. - 1978. - Vol. 13, - № 8. - P. 1647-1657.

101. Kainuma R., Liu X.J., Ohnuma I., Hao S.M., Ishida K. Miscibility gap of B2 phase in NiAl to Cu3Al section of the Cu-Al-Ni system // Intermetallics. - 2005. - Vol. 13, - № 6. - P. 655-661.

102. Трефилов В.И., Моисеев В.Ф., Печковский Э.П. и др. Деформационное упрочнение и разрушение поликристаллических металлов, сайт Букинист [Electronic resource]. URL: https://book-i-nist.com/view.php?book_id=12943 (accessed: 19.12.2024).

103. Zhilyaev A.P., Shakhova I., Morozova A., Belyakov A., Kaibyshev R. Grain refinement kinetics and strengthening mechanisms in Cu-0.3Cr-0.5Zr alloy subjected to intense plastic deformation // Materials Science and Engineering: A. -2016. - Vol. 654. - P. 131-142.

104. Электронный каталог -Гольдштейн, М.И. - Дисперсионное упрочнение стали-Absopac [Electronic resource]. URL: https: //elcat.bntu.by/app/index.php?url=/notices/index/IdNotice: 196640/Source: de fault (accessed: 19.12.2024).

105. Vorontsov A., Astafurov S., Melnikov E., Moskvina V., Kolubaev E., Astafurova E. The microstructure, phase composition and tensile properties of austenitic stainless steel in a wire-feed electron beam melting combined with ultrasonic vibration // Materials Science and Engineering: A. - 2021. - Vol. 820. - P. 141519.

106. Koneva N.A., Kozlov E. V. Regularities of substructural hardening // Soviet Physics Journal. - 1991. - Vol. 34, - № 3. - P. 224-236.

107. Blau P.J. On the nature of running-in // Tribology International. - 2005. - Vol. 38, -№ 11-12. - P. 1007-1012.

108. Bowden F.P., Tabor D. MECHANISM OF METALLIC FRICTION // Nature 1942 150:3798. - 1942. - Vol. 150, - № 3798. - P. 197-199.

109. Cui S., Lu S., Tieu K., Meenashisundaram G.K., Wang L., Li X., Wei J., Li W. Detailed assessments of tribological properties of binder jetting printed stainless steel and tungsten carbide infiltrated with bronze // Wear. - 2021. - Vol. 477. - P. 203788.

110. Wang L., Tieu A.K., Lu S., Jamali S., Hai G., zhu Q., Nguyen H.H., Cui S. Sliding wear behavior and electrochemical properties of binder jet additively manufactured 316SS /bronze composites in marine environment // Tribology International. - 2021. - Vol. 156.

111. Alloys B. Metallography and Microstructures of Beryllium-Copper Alloys // ASM Specialty Handbook: Copper and Copper Alloys. - 2001. - P. 354-359.

112. Zykova A., Nikolaeva A., Panfilov A., Vorontsov A., Nikonenko A., Dobrovolsky A., Chumaevskii A., Gurianov D., Filippov A., Semenchuk N., Savchenko N., Kolubaev E., Tarasov S. Microstructures and Phases in Electron Beam Additively Manufactured Ti-Al-Mo-Zr-V/CuAl9Mn2 Alloy // Materials 2023, Vol. 16, Page 4279. - 2023. - Vol. 16, - № 12. - P. 4279.

113. Dharmendra C., Shakerin S., Ram G.D.J., Mohammadi M. Wire-arc additive

manufacturing of nickel aluminum bronze/stainless steel hybrid parts - Interfacial characterization, prospects, and problems // Materialia. - 2020. - Vol. 13. - P. 100834.

114. Ravichandran R., Nanjundan S., Rajendran N. Effect of benzotriazole derivatives on the corrosion and dezincification of brass in neutral chloride solution // Journal of Applied Electrochemistry. - 2004. - Vol. 34, - № 11. - P. 1171-1176.

115. Allen J. Bard. Standard Potentials in Aqueous Solution - 1st Edition - Allen J. Bard.

- 1985.

116. Stern M., Geary A.L. Electrochemical Polarization: I . A Theoretical Analysis of the Shape of Polarization Curves // Journal of The Electrochemical Society. - 1957.

- Vol. 104, - № 1. - P. 56.

117. Alaneme K.K., Odoni B.U. Mechanical properties, wear and corrosion behavior of copper matrix composites reinforced with steel machining chips // Engineering Science and Technology, an International Journal. - 2016. - Vol. 19, - № 3. - P. 1593-1599.

118. Takaloo A.V., Daroonparvar M.R., Atabaki M.M., Mokhtar K., Takaloo A.V., Daroonparvar M.R., Atabaki M.M., Mokhtar K. Corrosion Behavior of Heat Treated Nickel-Aluminum Bronze Alloy in Artificial Seawater // Materials Sciences and Applications. - 2011. - Vol. 2, - № 11. - P. 1542-1555.

119. Yan Y., Hua W., Zhong S., Zhang L., Dai L., Zhou H., Wu L., Cai L. Electrochemical study of the corrosion behavior of bronze under acetic acid-containing thin electrolyte layers // Materials Research Express. - 2019. - Vol. 6, -№ 9. - P. 0965b7.

120. Zykova A., Panfilov A., Chumaevskii A., Vorontsov A., Moskvichev E., Nikonov S., Gurianov D., Savchenko N., Kolubaev E., Tarasov S. In-situ dispersion hardened aluminum bronze/steel composites prepared using a double wire electron beam additive manufacturing // Progress in Additive Manufacturing. - 2023. - Vol. 8, - № 5. - P. 1067-1082.

ПРИЛОЛЖЕНИЯ

Приложение А. Акт испытаний электронно-лучевой аддитивной технологии для получения изделий на основе сплава Си(А1) и Ее(Сг,М) с различным содержанием сплава Бе(Сг, N1) для морской промышленности