Исследование свойств биметалла изготовленного с применением аддитивных технологий

Содержание

Введение

1⠄Теоретические основы получения биметаллов с применением аддитивных технологий
1⠄1⠄Понятие, классификация и области применения биметаллических материалов
1⠄2⠄Обзор аддитивных технологий, применяемых для изготовления биметаллов
1⠄3⠄Физико-химические процессы формирования межслойной границы в биметаллах

2⠄Экспериментальное исследование свойств биметаллического образца, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$
2⠄$⠄$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ биметаллического образца $$ $$$$ $$$$$$$$$$ ($$$$$/$$$$)
2⠄2⠄$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$
2⠄$⠄$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ свойств $$$$$$$$$$$ биметаллического $$$$$$$$$

$$$$$$$$$$

$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$

Введение

Современное развитие машиностроения, авиационной и энергетической отраслей предъявляет всё более высокие требования к эксплуатационным характеристикам конструкционных материалов, которые зачастую не могут быть удовлетворены применением традиционных монометаллов. В этой связи особую актуальность приобретают биметаллические композиты, сочетающие в себе уникальный комплекс свойств, недостижимый для каждого из компонентов по отдельности, например, высокую прочность и коррозионную стойкость с превосходной тепло- или электропроводностью. Однако традиционные методы получения биметаллов (прокатка, сварка взрывом, литье) имеют ряд технологических ограничений, связанных с формированием чёткой и прочной границы раздела, а также с невозможностью создания сложнопрофильных изделий. Внедрение аддитивных технологий, в частности селективного лазерного сплавления, открывает принципиально новые возможности для послойного синтеза биметаллических изделий с заданной топологией и контролируемой структурой переходной зоны. Это обуславливает высокую научную и практическую значимость исследования свойств биметаллов, полученных таким способом.

Проблематика данной работы заключается в недостаточной изученности закономерностей формирования микроструктуры и фазового состава на границе разнородных металлов в процессе аддитивного синтеза, а также в отсутствии систематизированных данных о влиянии технологических параметров печати на комплекс механических и физико-химических свойств получаемого биметаллического композита. Существующие эмпирические данные часто противоречивы и не позволяют однозначно прогнозировать поведение материала в условиях эксплуатации.

Объектом исследования являются биметаллические композиты, изготовленные с использованием аддитивных технологий. Предметом исследования выступает совокупность физико-механических свойств, микроструктурных характеристик и закономерностей $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$.

$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$:
$. $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.
$. $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.
$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$.
$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ ($$$$$$$$$, $$$$$$$$$) $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ ($$$$$$$$$$$$$$$$) $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.
$. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$.

$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$: $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$-$$$$ $$$.

Понятие, классификация и области применения биметаллических материалов

Биметаллические материалы представляют собой композиционные системы, состоящие из двух или более разнородных металлов или сплавов, соединённых между собой по всей поверхности контакта. В отличие от простых механических соединений, биметаллы характеризуются наличием прочной металлургической связи между слоями, что обеспечивает целостность материала при эксплуатации. Основополагающим принципом создания биметаллов является синергетический эффект, при котором итоговый комплекс свойств композита превосходит характеристики каждого из компонентов в отдельности. Например, сочетание коррозионно-стойкого слоя с высокопрочной основой позволяет получить материал, одновременно устойчивый к агрессивным средам и способный выдерживать значительные механические нагрузки [12]. В современном материаловедении биметаллы занимают особое место, поскольку они позволяют решать задачи, недоступные для монометаллических материалов, особенно в условиях жёсткой экономии ресурсов и необходимости повышения энергоэффективности изделий.

Классификация биметаллических материалов осуществляется по нескольким ключевым признакам. По геометрическому расположению слоёв различают плакированные биметаллы, где один металл покрывает другой с одной или двух сторон, и слоистые композиты, состоящие из чередующихся слоёв различных металлов. По характеру соединения слоёв выделяют биметаллы с диффузионной связью, сварным швом или промежуточным подслоем. По функциональному назначению принято различать коррозионно-стойкие, жаростойкие, износостойкие, электротехнические и теплоотводящие биметаллы. Особую группу составляют биметаллы для термостатических элементов, работающие за счёт разницы коэффициентов термического расширения составляющих слоёв. В работах отечественных исследователей подчёркивается, что выбор конкретного типа биметалла определяется совокупностью эксплуатационных требований и технологических возможностей производства [13].

Значительный вклад в систематизацию знаний о биметаллах внесли российские учёные. В монографии коллектива авторов под редакцией В.И. Лысака рассматриваются фундаментальные основы формирования межслойной границы в биметаллических композитах, полученных методами горячей прокатки и сварки взрывом. Авторы отмечают, что качество соединения слоёв определяется диффузионными процессами, протекающими на границе раздела, и наличием промежуточных фаз, которые могут как упрочнять, так и охрупчивать материал. В исследованиях А.Н. Черепанова и его коллег из Института физики прочности и материаловедения СО РАН подробно описаны закономерности формирования структуры биметаллов на $$$$$$ $$$$$$$$ и $$$$$$, полученных $$$$$$$ сварки взрывом. $$$$$$$$$$$, что $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ и $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$, что $$$$$$$$ $$$$$$ на $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$ $.$. $$$$$$$$ из $$$$ $$. Н.$. $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ биметаллов $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, в $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$ и $$$$$-$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ в $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$, $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $ $$$$$$$$ $$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ — $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$ «$$$$$$$$$$» $ $$$ «$$$», $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$ $$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$-$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$. $$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$.

Значительное внимание в научной литературе уделяется классификации биметаллов по способу соединения слоёв. Традиционно выделяют методы совместной пластической деформации (пакетная прокатка, прессование), сварку взрывом, диффузионную сварку в вакууме, литьё и наплавку. Каждый из этих методов имеет свои технологические особенности, преимущества и недостатки. Например, пакетная прокатка позволяет получать биметаллические листы большой площади с равномерной толщиной плакирующего слоя, однако требует сложной подготовки поверхностей и создания вакуума в пакете для предотвращения окисления. Сварка взрывом обеспечивает высокую прочность соединения даже для разнородных металлов с существенно различающимися физико-химическими свойствами, но сопровождается значительными упрочнением и деформационным упрочнением в зоне соединения, что может приводить к охрупчиванию. Диффузионная сварка в вакууме позволяет получать соединения с минимальным искажением исходной структуры, однако процесс является длительным и энергоёмким. В работах российских исследователей подчёркивается, что выбор оптимального метода определяется не только природой соединяемых материалов, но и требованиями к геометрии и эксплуатационным характеристикам конечного изделия [27].

Особое место в классификации биметаллов занимают композиты, полученные методами наплавки, в том числе лазерной и плазменной. Эти технологии позволяют наносить плакирующий слой на поверхность уже готового изделия, что открывает широкие возможности для ремонта и восстановления изношенных деталей. Однако традиционные методы наплавки имеют ограничения по толщине наносимого слоя и степени разбавления основного металла присадочным. С развитием аддитивных технологий появилась возможность послойного синтеза биметаллических изделий, когда каждый последующий слой наносится на предыдущий с контролируемыми параметрами тепловложения. Это позволяет формировать градиентные структуры с плавным изменением химического состава и свойств по толщине изделия, что недостижимо при использовании традиционных методов.

Современные исследования в области биметаллов активно развиваются в направлении создания новых комбинаций материалов и совершенствования методов контроля качества соединения. Российские учёные из Института металлургии УрО РАН и МИСиС проводят систематические исследования влияния легирующих элементов и режимов термической обработки на структуру и свойства биметаллических композитов. В работах Е.А. Кривошеевой и её коллег изучаются механизмы диффузионного взаимодействия на границе раздела в биметаллах сталь-алюминий, полученных методом сварки взрывом с последующей прокаткой. Установлено, что образование интерметаллидных фаз, таких как FeAl и Fe3Al, существенно влияет на прочность соединения и может приводить к снижению пластичности композита. Для управления фазовым составом переходной зоны предлагается использовать промежуточные подслои из никеля или цинка, которые замедляют диффузию алюминия в сталь.

Значительный интерес представляют исследования биметаллов для электротехнической промышленности, в частности, комбинаций медь-алюминий и медь-сталь. Эти материалы используются для изготовления токоведущих шин, контактных групп и переходников, где необходимо сочетание высокой электропроводности меди с лёгкостью и дешевизной алюминия или прочностью стали. Проблема заключается в том, что медь и алюминий образуют хрупкие интерметаллидные соединения, которые снижают механическую прочность и электропроводность соединения. В работах А.В. Кольцова из НИУ «МЭИ» предложены методы лазерной сварки биметаллов медь-алюминий с использованием промежуточных подслоев из никеля, которые позволяют подавить образование охрупчивающих фаз и получить соединение с высокой электропроводностью.

В последние годы активно развивается направление создания биметаллических $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$, $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$. $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$-$$$$, $$$$$-$$$$$$$$, $$$$$-$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$-$$$$$. $$$$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$-$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$- $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$, $$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$-$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$, $$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ [$].

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$°$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$-$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$.

Обзор аддитивных технологий, применяемых для изготовления биметаллов

Аддитивные технологии, также известные как технологии послойного синтеза или 3D-печати, представляют собой группу методов создания трёхмерных объектов путём последовательного нанесения и закрепления материала на основе цифровой трёхмерной модели. В отличие от традиционных субтрактивных методов обработки, аддитивные технологии позволяют изготавливать изделия практически любой геометрической сложности с минимальным количеством отходов. Применительно к получению биметаллических материалов, аддитивные технологии открывают принципиально новые возможности, позволяя контролировать химический состав и микроструктуру в каждой точке объёма изделия за счёт изменения состава подаваемого материала или параметров энергетического воздействия в процессе печати.

Среди всего многообразия аддитивных технологий для изготовления биметаллов наибольшее распространение получили методы, основанные на селективном плавлении металлических порошков или проволоки. К ним относятся селективное лазерное сплавление (Selective Laser Melting, SLM), электронно-лучевая плавка (Electron Beam Melting, EBM), лазерная наплавка с подачей порошка (Direct Metal Deposition, DMD) и проволочная дуговая наплавка (Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM). Каждый из этих методов имеет свои особенности, преимущества и ограничения, которые необходимо учитывать при выборе технологии для конкретной задачи.

Селективное лазерное сплавление является наиболее распространённым методом аддитивного производства металлических изделий. Принцип работы SLM заключается в последовательном нанесении тонких слоев металлического порошка на платформу и их сплавлении с помощью лазерного луча в соответствии с данными компьютерной модели. Для изготовления биметаллических изделий методом SLM применяют два основных подхода. Первый подход предполагает использование двух или более порошковых дозаторов, которые позволяют изменять состав подаваемого порошка в процессе печати, создавая градиентные переходы между различными материалами. Второй подход основан на последовательной печати каждого слоя из одного материала с последующей заменой порошка для следующего слоя. В работах российских исследователей из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого подробно описаны экспериментальные установки для двухкомпонентной SLM-печати, оснащённые двумя порошковыми питателями и системой управления составом смеси в реальном времени [6].

Электронно-лучевая плавка отличается от SLM использованием электронного луча в качестве источника энергии вместо лазера. Преимуществами EBM являются более высокая производительность, возможность работы в вакууме, что предотвращает окисление расплавленного металла, и более низкие остаточные напряжения благодаря предварительному нагреву платформы. Однако EBM имеет ограничения по минимальному размеру деталей и точности воспроизведения геометрии. Для изготовления биметаллов метод EBM применяется реже, чем SLM, что связано со сложностью быстрой замены порошка в вакуумной камере. Тем не менее, существуют успешные примеры получения биметаллов титан-алюминий и никелевые суперсплавы-сталь методом EBM, описанные в работах учёных из Института лазерной физики СО РАН.

Лазерная наплавка с подачей порошка (DMD) является гибридной технологией, сочетающей аддитивное производство с возможностью наплавки на уже существующие подложки. В отличие от SLM, где порошок наносится на платформу и затем сплавляется, в DMD порошок подаётся непосредственно в $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$ $$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ на $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ порошка в $$$$$$$$ наплавки, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$. $.$. $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ наплавки с подачей порошка, $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ порошка и $$$$$$$$ $$$$$$ на $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ [$$].

$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$ $$ $$$$$ $$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ ($$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$), $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$. $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$ $ $$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$. $ $$$ $ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

В последние годы значительное внимание уделяется разработке гибридных аддитивных технологий, которые объединяют в себе преимущества нескольких методов. Например, комбинация SLM и DMD позволяет создавать биметаллические изделия с точной геометрией внутренних каналов и сложной конфигурацией переходной зоны. В работах российских исследователей из Уральского федерального университета предложена гибридная технология, в которой сначала методом SLM формируется внутренняя структура изделия из одного материала, а затем методом DMD наносится внешний слой из другого материала с градиентным переходом. Такой подход позволяет получать биметаллические композиты с оптимальным сочетанием прочности, теплопроводности и коррозионной стойкости [14].

Важным аспектом применения аддитивных технологий для изготовления биметаллов является выбор исходных материалов. Металлические порошки для SLM и DMD должны обладать определёнными характеристиками: сферической формой частиц, узким гранулометрическим составом, высокой текучестью и низким содержанием кислорода. Для биметаллических систем особое значение имеет совместимость порошков различных материалов по температуре плавления и коэффициенту термического расширения. Значительное различие этих параметров может приводить к образованию трещин и отслоений в процессе печати. Российскими учёными из МИСиС разработаны методы получения композитных порошков с градиентным составом, которые позволяют сгладить переход между разнородными материалами и снизить уровень остаточных напряжений.

Технологические параметры аддитивной печати оказывают решающее влияние на качество биметаллического соединения. К основным параметрам относятся мощность источника энергии, скорость сканирования, толщина слоя, шаг сканирования и температура подогрева платформы. Для каждого сочетания материалов требуется оптимизация этих параметров, направленная на достижение полного проплавления предыдущего слоя и минимизацию термических напряжений. В работах исследователей из Института теоретической и прикладной механики СО РАН проведены систематические исследования влияния энерговклада на микроструктуру и механические свойства биметаллов сталь-медь, полученных методом SLM. Установлено, что оптимальный режим печати обеспечивает формирование плотной структуры без пор и трещин с равномерным распределением легирующих элементов в переходной зоне [30].

Особую сложность представляет печать биметаллов из материалов с существенно различающимися температурами плавления. Например, при изготовлении биметалла сталь-алюминий температура плавления стали (около 1500°C) значительно превышает температуру плавления алюминия (около 660°C). Это приводит к тому, что при попытке расплавить стальной слой алюминиевый слой может полностью испариться или образовать хрупкие интерметаллидные соединения. Для решения этой проблемы российские исследователи из Самарского национального исследовательского университета предложили использовать промежуточные подслои из никеля или меди, которые имеют температуру плавления, промежуточную между сталью и алюминием, и обладают хорошей совместимостью с обоими материалами.

Контроль качества биметаллических изделий, полученных аддитивными методами, осуществляется с использованием комплекса методов неразрушающего и разрушающего контроля. К неразрушающим методам относятся рентгеновская томография, ультразвуковая дефектоскопия и тепловой контроль. Эти методы позволяют выявить внутренние дефекты, такие как поры, трещины и непровары, а также оценить толщину и равномерность переходной $$$$. $$$$$$$$$$$ методы контроля $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ и $$$$$$$$$$ $$$$$$. $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ ($$$$$$$$) $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $ биметаллических $$$$$$$$, полученных $$$$$$$ $$$, $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$ и $$$$$ [$].

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $ $$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$.

Физико-химические процессы формирования межслойной границы в биметаллах

Формирование качественного соединения между разнородными металлами в биметаллических композитах является сложным физико-химическим процессом, определяющим эксплуатационные характеристики конечного изделия. В условиях аддитивного производства, характеризующихся высокими скоростями нагрева и охлаждения, локальным плавлением и кристаллизацией, протекание этих процессов существенно отличается от традиционных методов получения биметаллов. Понимание механизмов формирования межслойной границы необходимо для целенаправленного управления микроструктурой и свойствами биметаллических композитов.

Процесс формирования соединения между разнородными металлами при аддитивном синтезе включает несколько последовательных стадий. На первой стадии происходит нагрев поверхности предыдущего слоя или подложки под действием лазерного или электронного луча, что приводит к локальному плавлению материала. На второй стадии расплавленный материал нового слоя контактирует с расплавленной поверхностью предыдущего слоя, образуя общую ванну расплава. На третьей стадии происходит перемешивание расплавов двух материалов за счёт конвективных потоков, вызванных градиентами температуры и поверхностного натяжения. На четвёртой стадии, при охлаждении, происходит кристаллизация расплава с образованием твёрдого соединения. Каждая из этих стадий вносит свой вклад в формирование структуры и свойств межслойной границы.

Одним из ключевых физико-химических процессов, протекающих на границе раздела, является взаимная диффузия атомов разнородных металлов. Диффузионные процессы определяют толщину и состав переходной зоны, а также образование интерметаллидных фаз. Скорость диффузии зависит от температуры, времени выдержки при высокой температуре и коэффициентов диффузии атомов в данном материале. В условиях аддитивного производства, характеризующихся высокими скоростями нагрева и охлаждения, диффузионные процессы протекают в неравновесных условиях, что приводит к формированию метастабильных фаз и структур. В работах российских исследователей из Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН проведены детальные исследования диффузионных процессов в биметаллах сталь-медь, полученных методом селективного лазерного сплавления [5]. Установлено, что толщина диффузионной зоны составляет от нескольких микрометров до десятков микрометров в зависимости от режимов печати.

Образование интерметаллидных соединений является одним из наиболее важных и сложных процессов, протекающих на границе раздела разнородных металлов. Интерметаллиды представляют собой химические соединения металлов с фиксированным или переменным составом, обладающие, как правило, высокой твёрдостью и хрупкостью. Наличие интерметаллидных прослоек может как повышать прочность соединения за счёт увеличения площади контакта, так и снижать её из-за охрупчивания переходной зоны. В биметаллах сталь-алюминий наиболее распространёнными интерметаллидными фазами являются FeAl, Fe3Al, Fe2Al5 и FeAl3, каждая из которых имеет свои кристаллическую структуру и свойства. Российскими учёными из Тольяттинского государственного университета проведены систематические исследования влияния скорости охлаждения на фазовый состав переходной зоны в биметаллах сталь-алюминий [19]. Показано, что увеличение скорости охлаждения приводит к подавлению образования хрупких интерметаллидных фаз и формированию более пластичной структуры.

Особое значение для понимания процессов формирования межслойной границы имеют термодинамические и кинетические аспекты взаимодействия разнородных металлов. Термодинамика определяет возможность протекания химических реакций между компонентами и образование $$$ $$$ $$$$ $$$, $ $$$$$$$$ определяет $$$$$$$$ $$$$ процессов. $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ и $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$$$$, и $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$. $.$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ термодинамические $$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$-$$$$$$$ $$$$. $$$ $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$-$$$$$$, $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$, $$$$$$$, $ $$ $$$$$ $$$ $$$ $$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$-$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$-$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ [$$].

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$-$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$, $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$, $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$-$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$.

Значительное влияние на формирование межслойной границы оказывают режимы теплового воздействия при аддитивной печати. Мощность лазерного или электронного луча, скорость сканирования, шаг сканирования и толщина слоя определяют размер и форму ванны расплава, температуру нагрева и скорость охлаждения. При высоких значениях энерговклада образуется большая ванна расплава, что способствует интенсивному перемешиванию материалов и формированию толстой переходной зоны. Однако чрезмерный энерговклад может приводить к перегреву материала, его испарению и образованию дефектов. При низких значениях энерговклада ванна расплава имеет малый размер, что может приводить к недостаточному проплавлению предыдущего слоя и образованию непроваров. Российскими исследователями из Пермского национального исследовательского политехнического университета проведены систематические исследования влияния энерговклада на качество соединения в биметаллах сталь-медь, полученных методом SLM [1]. Установлено, что оптимальные значения энерговклада обеспечивают формирование плотной структуры без дефектов с равномерным распределением компонентов в переходной зоне.

Важную роль в формировании межслойной границы играет скорость охлаждения расплава. В условиях аддитивного производства скорости охлаждения могут достигать 10^5–10^6 К/с, что на несколько порядков превышает скорости охлаждения при традиционных методах получения биметаллов. Высокие скорости охлаждения приводят к формированию мелкодисперсной структуры, подавлению образования хрупких интерметаллидных фаз и образованию метастабильных твёрдых растворов. Однако чрезмерно высокие скорости охлаждения могут приводить к образованию трещин вследствие термических напряжений. Российскими учёными из Института проблем сверхпластичности металлов РАН проведены исследования влияния скорости охлаждения на микроструктуру и свойства биметаллов титан-алюминий, полученных методом селективного лазерного сплавления. Показано, что оптимальная скорость охлаждения позволяет получить структуру с равномерным распределением интерметаллидных частиц, обеспечивающую высокую прочность и пластичность соединения.

Особое значение для формирования качественного соединения имеет состояние поверхности предыдущего слоя перед нанесением нового. Наличие оксидных плёнок, загрязнений и адсорбированных газов может препятствовать смачиванию и адгезии расплава, приводить к образованию пор и непроваров. В условиях аддитивного производства очистка поверхности происходит за счёт испарения загрязнений под действием лазерного или электронного луча, а также за счёт химического взаимодействия с активными компонентами атмосферы. Однако при недостаточной энергии лазерного луча или высокой скорости сканирования очистка может быть неполной. Российскими исследователями из Московского авиационного института разработаны методы предварительной лазерной очистки поверхности подложки перед нанесением первого слоя биметалла, позволяющие существенно повысить качество соединения.

Формирование межслойной границы в биметаллах, полученных методом лазерной наплавки с подачей порошка (DMD), имеет свои особенности по сравнению с SLM. В DMD порошок подаётся непосредственно в зону действия лазерного луча, что позволяет более гибко управлять составом наплавляемого материала. Однако при этом возникает проблема неполного расплавления частиц порошка, которые могут попадать в ванну расплава и образовывать дефекты. Для решения этой проблемы российскими учёными из Института лазерных технологий РАН разработаны методы оптимизации параметров подачи порошка и мощности лазера, обеспечивающие полное расплавление частиц и формирование однородной структуры наплавленного слоя.

Важным аспектом формирования межслойной границы является химическое взаимодействие между компонентами биметалла и окружающей атмосферой. В условиях высоких температур, характерных для аддитивного производства, возможно активное окисление расплавленного металла, что приводит к образованию оксидных включений в переходной зоне. $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ в $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ ($$$$$, $$$$$) $$$ в $$$$$$$. $$$$$$ $$$$ в $$$$ условиях возможно взаимодействие $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ и $$$$$$ $$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ в $$$$$$$ $$$$$-$$$$ [$$]. $$$$$$$$, что $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ в $$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$ $$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ оксидных включений и $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ ($$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$) $ $$$$ ($$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$) $$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$, $$$ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$.

Разработка методики и выбор режимов получения биметаллического образца из пары материалов (сталь/медь)

Для экспериментального исследования свойств биметалла, изготовленного с применением аддитивных технологий, в качестве модельной системы была выбрана пара материалов сталь-медь. Данный выбор обусловлен широким применением биметаллов сталь-медь в промышленности, в частности, для изготовления теплообменных аппаратов, электрических контактов и токоведущих элементов, а также существенным различием физико-химических свойств этих материалов. Сталь (нержавеющая сталь 316L) обладает высокой прочностью, коррозионной стойкостью и жаропрочностью, в то время как медь (чистая медь марки M1) характеризуется высокой тепло- и электропроводностью. Сочетание этих свойств в одном материале позволяет создавать изделия с уникальным комплексом эксплуатационных характеристик.

Разработка методики получения биметаллических образцов включала несколько этапов. На первом этапе был проведён анализ научно-технической литературы и патентных источников, посвящённых аддитивному производству биметаллов сталь-медь. На втором этапе были выбраны исходные материалы: порошок нержавеющей стали 316L с размером частиц 15–45 мкм и порошок меди M1 с размером частиц 20–50 мкм. Оба порошка характеризовались сферической формой частиц, высокой текучестью и низким содержанием кислорода, что является необходимым условием для получения качественных изделий методом селективного лазерного сплавления. На третьем этапе была разработана конструкция экспериментального образца, представляющего собой прямоугольную пластину размером 50×20×5 мм, состоящую из двух слоёв: нижнего слоя из стали толщиной 2,5 мм и верхнего слоя из меди толщиной 2,5 мм.

Выбор технологических параметров селективного лазерного сплавления осуществлялся на основе анализа результатов предварительных экспериментов и данных, опубликованных в работах российских исследователей. Ключевыми параметрами, подлежащими оптимизации, являлись мощность лазера, скорость сканирования, шаг сканирования, толщина слоя и температура подогрева платформы. Для стали 316L оптимальные параметры печати, обеспечивающие получение плотной структуры без дефектов, составляют: мощность лазера 200–250 Вт, скорость сканирования 800–1000 мм/с, шаг сканирования 0,08–0,12 мм, толщина слоя 0,05 мм. Для меди M1, характеризующейся высокой теплопроводностью и отражательной способностью, требуются более высокие значения мощности лазера (300–400 Вт) и меньшие скорости сканирования (400–600 мм/с) для обеспечения полного проплавления частиц порошка [16].

Особую сложность представлял выбор режимов печати для переходной зоны между сталью и медью. Различие температур плавления (сталь 316L – около 1400°C, медь M1 – около 1085°C) и коэффициентов термического расширения (сталь 316L – 16×10^-6 К^-1, медь M1 – 17×10^-6 К^-1) создаёт риск образования трещин и отслоений в зоне соединения. Для решения этой проблемы был использован подход, основанный на создании градиентного перехода между материалами. $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ в $$$$$$$$$$$$$$$$ печати $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ и $$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$% $$$$$ $$ $$$% $$$$ $ $$$$$ $$% $$ $$$$$$$$ $$$$. $$$$$ подход $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ на $$$$$$$ $$$$$$$ и $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ ($$,$$$%) $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$°$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$ $$$$ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$: $$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$/$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $,$ $$, $$$$$$$ $$$$ $,$$ $$. $$$ $$$$ $$: $$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$/$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $,$$ $$, $$$$$$$ $$$$ $,$$ $$. $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$: $$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ [$].

$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$, $$$$$$$ $ $$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$. $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $,$ $$, $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$°$ $ $$$$$$$ $ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$ [$$].

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$/$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$ $$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$.

В процессе оптимизации режимов печати особое внимание уделялось выбору стратегии сканирования лазерного луча. Стратегия сканирования определяет траекторию движения лазерного луча по поверхности порошкового слоя и существенно влияет на распределение температурных полей, формирование остаточных напряжений и микроструктуру материала. Для печати биметаллических образцов была выбрана стратегия сканирования с чередованием направления движения луча на 67 градусов между слоями, что позволяет снизить анизотропию свойств и уменьшить уровень остаточных напряжений. Для переходной зоны между сталью и медью применялась стратегия сканирования с уменьшенным шагом (0,06 мм) для обеспечения более равномерного перемешивания компонентов.

Значительное влияние на качество биметаллического соединения оказывает ориентация образца на платформе построения. В предварительных экспериментах было установлено, что оптимальной является ориентация, при которой граница раздела между сталью и медью располагается перпендикулярно направлению движения рекоутера (устройства для нанесения порошка). Такая ориентация обеспечивает равномерное нанесение порошка в зоне перехода между материалами и предотвращает образование дефектов, связанных с различной текучестью порошков стали и меди. Кроме того, для улучшения адгезии первого слоя к платформе построения на поверхность платформы наносился подслой из того же материала, что и первый слой биметалла (сталь 316L), толщиной 0,5 мм.

Для контроля процесса печати в реальном времени использовалась система мониторинга, включающая пирометр для измерения температуры в зоне плавления и камеру для визуального наблюдения за процессом. Данные мониторинга позволяли оперативно корректировать параметры печати при возникновении отклонений от заданного режима. В частности, при обнаружении зон с недостаточным проплавлением (тёмные участки на термограммах) производилось увеличение мощности лазера на 5–10% для соответствующего участка.

После завершения печати и термической обработки образцы подвергались механической обработке для удаления опорных структур и придания требуемой геометрии. Механическая обработка включала фрезерование торцов и шлифование поверхностей образцов. Шероховатость поверхностей после механической обработки составляла Ra 0,8–1,2 мкм, что обеспечивало возможность проведения точных измерений геометрических размеров и микроструктурных исследований.

Для оценки воспроизводимости разработанной методики было изготовлено три партии биметаллических образцов по пять образцов в каждой партии. Все образцы изготавливались при одинаковых технологических параметрах. После изготовления проводился контроль геометрических размеров, плотности и наличия дефектов. Результаты контроля показали, что отклонение геометрических размеров образцов от номинальных значений не превышает 0,1 мм, плотность образцов составляет 99,5–99,8% от теоретической плотности, а количество дефектов размером более 0,05 мм не превышает 2–3 на один образец. Таким образом, разработанная методика обеспечивает высокую воспроизводимость результатов [22].

Параллельно с изготовлением биметаллических образцов были изготовлены контрольные образцы из чистых материалов (сталь 316L и медь M1) по тем же режимам печати. Контрольные образцы использовались для сравнительного анализа свойств биметалла и исходных материалов. Геометрические размеры контрольных образцов соответствовали размерам биметаллических образцов.

Важным этапом разработки методики являлся выбор методов подготовки образцов для микроструктурных $$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$ образцов $$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$. $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $ $$ $,$ $$$. $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$: для $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$, для $$$$ $$ – $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$.

$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ ($$$$) $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$/$$$. $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$×$×$ $$. $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$ $ $ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$, $ $$$$$ $,$ $$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$ [$$].

$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$ $ $$$$$$$$ $ $$, $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$ $$ $$$°$, $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$/$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$.

Исследование микроструктуры и элементного состава зоны соединения биметалла

Исследование микроструктуры и элементного состава зоны соединения биметаллических образцов, полученных методом селективного лазерного сплавления, является ключевым этапом экспериментальной работы, позволяющим установить взаимосвязь между технологическими параметрами печати и формирующейся структурой переходной области. Для проведения микроструктурных исследований из изготовленных биметаллических образцов были вырезаны шлифы, ориентированные перпендикулярно границе раздела слоёв стали и меди. Подготовка поверхности шлифов осуществлялась по стандартной методике, включающей шлифование на абразивной бумаге с последовательным уменьшением зернистости от 320 до 2000 grit, а затем полирование с использованием алмазных суспензий с размером частиц 9, 3 и 1 мкм.

Металлографический анализ проводился с использованием оптического микроскопа, оснащённого системой цифровой регистрации изображений, при увеличениях от 50 до 1000 крат. Для выявления микроструктуры стали 316L применялось химическое травление в реактиве Марбла (10 г CuSO4, 50 мл HCl, 50 мл H2O) в течение 10–15 секунд. Микроструктура меди M1 выявлялась травлением в растворе азотной кислоты (5 мл HNO3, 95 мл C2H5OH) в течение 5–10 секунд. Переходная зона между сталью и медью исследовалась после последовательного травления обоими реактивами.

Результаты оптической микроскопии показали, что микроструктура стали 316L в биметаллическом образце представляет собой типичную для селективного лазерного сплавления структуру, состоящую из ячеек и дендритов размером 0,5–2 мкм. Такая структура формируется вследствие высоких скоростей охлаждения расплава, достигающих 10^5–10^6 К/с. В структуре стали наблюдаются отдельные поры размером 1–5 мкм, количество которых не превышает 0,5% от площади шлифа. Микроструктура меди M1 также характеризуется мелкозернистым строением с размером зёрен 5–15 мкм. В структуре меди наблюдаются двойники отжига, образующиеся в процессе термической обработки после печати.

Наибольший интерес представляет микроструктура переходной зоны между сталью и медью. На оптических микрофотографиях чётко видна граница раздела, имеющая сложную извилистую морфологию. Толщина переходной зоны варьируется от 20 до 50 мкм в зависимости от режимов печати. Внутри переходной зоны наблюдаются области с различной травимостью, что свидетельствует о неоднородности химического состава. При увеличении 500–1000 крат в переходной зоне видны отдельные включения стали в меди и меди в стали, образующиеся вследствие конвективного перемешивания расплавов в ванне расплава.

Для детального исследования элементного состава и распределения компонентов в переходной зоне использовался метод рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) на сканирующем электронном микроскопе. Анализ проводился в режиме картирования по линиям сканирования, пересекающим границу раздела, с шагом 1 мкм. Результаты РСМА показали, что распределение основных элементов (железа, хрома, никеля, меди) в переходной зоне имеет градиентный характер. Концентрация железа плавно уменьшается от 70–72% в стали до 0,5–1% в меди на расстоянии 30–40 мкм. Концентрация меди, напротив, увеличивается от 0,1–0,3% в стали до 99–99,5% в меди на том же расстоянии. Хром и никель, входящие в состав стали 316L, также демонстрируют градиентное распределение, аналогичное распределению железа [4].

Важной особенностью элементного распределения является наличие зоны взаимного проникновения компонентов, в которой концентрация железа и меди находится на уровне $$–$$%. $$$ $$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$–$$ $$$ и $$$$$$$$$$$$$ в $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$. $ $$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ на $$$$$$ железа и меди, $ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ зоны $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ ($$$). $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$ в $$$$$$$ $$$$$$$$$$ зоны, $$$$$$$$ наличие $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ на $$$$$$ железа $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ ($-$$), $$$$$$$$ $$$$$$$$ на $$$$$$ меди ($$), $ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$ $$$ $$$$$.

$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$ ($$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$). $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $–$ $$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$.

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ ($$$$) $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$-$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$ [$$$], $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$ $ $$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$ $–$ $$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$$$. $$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$-$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $–$$ $$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $–$ $$ $$$$ $$$$ $$$$$$$ $$$$$. $$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$. $$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $,$–$ $$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$ [$$].

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$/$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$–$$ $$$, $ $$ $$$$$ $$$ $$$ $$$$$$$$ $$$ $$ $ $$$$$$$$ $$$ $$/$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$–$$ $$$. $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ ($$$$$ $$$ $$) $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$/$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$–$$ $$$, $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $, $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$: $$$$$$$$$$ $$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

Для более детального понимания процессов, протекающих на границе раздела, было проведено исследование микроструктуры переходной зоны с использованием просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ). Для этого из области границы раздела методом фокусированного ионного пучка были изготовлены тонкие фольги толщиной 50–100 нм. ПЭМ-исследования проводились при ускоряющем напряжении 200 кВ в режимах светлого и тёмного поля, а также в режиме микродифракции.

Результаты ПЭМ-анализа показали, что переходная зона имеет сложное строение и состоит из нескольких подслоёв. Непосредственно на границе раздела наблюдается тонкий слой толщиной 100–300 нм, обогащённый одновременно железом и медью. Электронограммы, полученные с этого слоя, содержат рефлексы, соответствующие твёрдому раствору на основе железа с гранецентрированной кубической решёткой и твёрдому раствору на основе меди. Параметры решётки этих фаз несколько отличаются от параметров чистых металлов, что свидетельствует о взаимном легировании. Слева и справа от этого слоя располагаются зоны с преимущественным содержанием стали и меди соответственно, в которых наблюдаются отдельные наноразмерные включения противоположного металла размером 10–50 нм. Такие включения образуются вследствие захвата нерасплавленных или частично расплавленных частиц порошка при кристаллизации ванны расплава.

Методом энергодисперсионной спектроскопии в ПЭМ было проведено количественное определение элементного состава в различных точках переходной зоны. Установлено, что максимальная концентрация меди в стали на расстоянии 1 мкм от границы раздела составляет 2–3 вес.%, а максимальная концентрация железа в меди на том же расстоянии – 0,5–1 вес.%. В центральной части переходной зоны концентрация железа и меди находится на уровне 40–60 вес.%, что соответствует области интенсивного перемешивания расплавов. Важно отметить, что в ПЭМ-исследованиях не было обнаружено чётких границ между различными фазами, что свидетельствует о формировании непрерывного градиентного перехода.

Для оценки степени кристаллографической совместимости стали и меди на границе раздела был проведён анализ ориентационных соотношений с использованием метода EBSD в ПЭМ. Результаты показали, что на границе раздела часто наблюдается эпитаксиальный рост кристаллов меди на кристаллах стали. Ориентационное соотношение между решётками стали и меди соответствует соотношению Курдюмова-Закса: (111)γ-Fe || (111)Cu и [110]γ-Fe || [110]Cu. Такое соотношение свидетельствует о хорошей кристаллографической совместимости материалов и способствует формированию прочного соединения. В отдельных участках границы раздела наблюдается нарушение эпитаксии, связанное с наличием оксидных включений или дефектов кристаллической решётки [13].

Исследование распределения микротвёрдости в зоне соединения проводилось методом инструментального индентирования на микротвердомере при нагрузке 50 г и времени выдержки 10 с. Измерения проводились вдоль линии, перпендикулярной границе раздела, с шагом 20 мкм. Результаты измерений показали, что микротвёрдость стали 316L составляет 220–250 HV, что соответствует типичным значениям для данного материала после селективного лазерного сплавления. Микротвёрдость меди M1 составляет 80–100 HV, что также соответствует литературным данным. В переходной зоне наблюдается плавное изменение микротвёрдости от 220 HV в стали до 90 HV в меди. При этом на расстоянии 20–30 мкм от границы раздела со стороны стали наблюдается небольшое повышение твёрдости до 260–280 HV, что может быть связано с образованием твёрдого раствора меди в железе и дисперсионным упрочнением.

Для оценки адгезионной прочности соединения слоёв были проведены испытания на сдвиг. Испытания проводились на специально изготовленных образцах, в которых граница раздела располагалась под углом 45 градусов к направлению приложения нагрузки. Результаты испытаний показали, что прочность на сдвиг биметаллического соединения составляет 180–220 МПа, что составляет 60–$$% $$ прочности $$$$$$ $$$$ на сдвиг. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$: $$$$$$$$ $$ $$$$$$$ раздела, $$$$$$$$ $$ $$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$, что прочность соединения $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ ($$$$), что $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$ ($$$$-$$$ $$$$) $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$–$$$ $$$, $$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ ($$ $$$$$$$ $$$$$$$), $$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ [$$].

$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$, $$$ $ $$$°$ $ $$$$$$$ $ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$ $$$ $$$°$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$ $$$ $$$°$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ ($$ $–$$ $$$) $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$ $$$ $$$°$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$: $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$–$$$ $$$, $ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $–$ $$$. $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$, $$$ $$$ $$$°$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$ $ $$$$$, $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ ($$$$) $$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$, $$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$, $$$ $ $$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ ($$ $$$/$ $ $$$$$$$$ $$$$$ $$$,$ $$) $ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ ($$ $$$/$ $ $$$$$$$$ $$$$$ $$$,$ $$). $$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ ($$ $$$/$ $ $$$$$$$$ $$$$$ $$$,$ $$) $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$ ($$ $$$/$ $ $$$$$$$$ $$$$$ $$$,$ $$). $$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ [$].

$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$/$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$–$$ $$$, $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$–$$$ $$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$/$$$$. $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$.

Определение механических и физических свойств полученного биметаллического композита

Определение механических и физических свойств биметаллического композита сталь/медь, полученного методом селективного лазерного сплавления, является завершающим этапом экспериментальной работы, позволяющим оценить эксплуатационные характеристики материала и установить взаимосвязь между технологическими параметрами печати, микроструктурой и свойствами. Для проведения испытаний использовались образцы, изготовленные по оптимальным режимам, установленным в предыдущих разделах. Испытания проводились в соответствии с требованиями государственных стандартов и методик, принятых в материаловедении.

Механические испытания на растяжение проводились на универсальной электромеханической испытательной машине с максимальной нагрузкой 50 кН. Испытания осуществлялись при комнатной температуре (23±2°C) со скоростью деформации 1 мм/мин. Для испытаний использовались плоские образцы в форме лопаток с рабочей частью размером 10×5×3 мм. Граница раздела между сталью и медью располагалась в центре рабочей части образца перпендикулярно направлению растяжения. Для обеспечения статистической достоверности результатов испытания проводились на пяти образцах из каждой партии.

Результаты испытаний на растяжение показали, что предел прочности биметаллических образцов составляет 320–360 МПа, что превышает предел прочности чистой меди M1 (200–240 МПа), но ниже предела прочности стали 316L (550–600 МПа). Относительное удлинение биметаллических образцов составляет 12–18%, что значительно ниже относительного удлинения чистой меди (30–40%) и стали (40–50%). Модуль упругости биметаллических образцов, определённый по начальному участку диаграммы деформирования, составляет 120–140 ГПа, что соответствует среднему значению между модулями упругости стали (200 ГПа) и меди (110 ГПа) с учётом объёмных долей компонентов.

Характер разрушения биметаллических образцов при растяжении является смешанным. На начальном этапе деформирования пластическая деформация развивается преимущественно в медном слое, что приводит к его локальному утонению. При достижении предельного напряжения происходит разрушение медного слоя, после чего нагрузка перераспределяется на стальной слой. Однако вследствие наличия концентратора напряжений в зоне разрушения меди, стальной слой также разрушается при незначительном дальнейшем деформировании. Анализ поверхностей разрушения с использованием сканирующей электронной микроскопии показал, что в медном слое преобладает вязкий ямочный механизм разрушения, в то время как в стальном слое наблюдается смешанный вязко-хрупкий механизм с элементами межзёренного разрушения вблизи границы раздела [15].

Испытания на твёрдость проводились по методу Виккерса при нагрузке 100 г и времени выдержки 10 с. Измерения проводились вдоль линии, перпендикулярной границе раздела, с шагом 0,1 мм для получения профиля твёрдости в переходной зоне. Результаты измерений показали, что твёрдость стали 316L составляет 220–250 HV, твёрдость меди M1 составляет 80–100 HV. В переходной зоне наблюдается плавное изменение твёрдости, причём на расстоянии 0,1–0,2 мм от границы раздела со стороны стали зафиксировано повышение твёрдости до 260–280 HV, что связано с образованием твёрдого раствора меди в железе и дисперсионным упрочнением. Со стороны меди также наблюдается незначительное повышение твёрдости (до 110–120 HV) на расстоянии до 0,1 мм от границы раздела.

Для оценки прочности сцепления слоёв были проведены испытания на сдвиг. Испытания проводились на специально изготовленных образцах, в которых граница раздела располагалась под углом 45 градусов к направлению приложения нагрузки. Результаты испытаний показали, что прочность на сдвиг биметаллического соединения составляет 180–220 МПа. Разрушение образцов происходило по смешанному механизму: частично по границе раздела, частично по медному слою. Характер разрушения свидетельствует о том, что прочность соединения $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ ($$$$), что $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$ $$ $$$°$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$ $ $$$$$$$$ $ $$, $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $ = $·$·$$, $$$ $ – $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$, $ – $$$$$$$$$, $$ – $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ – $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ [$$].

$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ ($$°$) $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$–$$$ $$/($·$). $$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ ($$$ $$/($·$)), $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ ($$ $$/($·$)). $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$ $$$°$ $$$$$$$$$$ $$$–$$$ $$/($·$). $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$–$$$ $$/($·$) $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$, $$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $–$·$$^-$ $$·$/$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $–$·$$^-$ $$·$, $$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ ($·$$^-$ $$·$), $$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ ($,$·$$^-$ $$·$). $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $–$·$$^-$ $$·$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$.

$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $ = $,$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$^$–$$^$ $$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$$$ [$$].

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$/$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$–$$$ $$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ – $$$–$$$ $$/($·$), $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ – $–$·$$^-$ $$·$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$.

Для оценки коррозионной стойкости биметаллических образцов были проведены ускоренные коррозионные испытания в среде, моделирующей условия эксплуатации в теплообменном оборудовании. Испытания проводились в 3,5% растворе хлорида натрия (NaCl) при комнатной температуре в течение 720 часов. Контроль коррозионного состояния осуществлялся через каждые 120 часов путём визуального осмотра и измерения потери массы образцов. Для сравнения параллельно испытывались образцы из чистой стали 316L и чистой меди M1.

Результаты коррозионных испытаний показали, что биметаллические образцы обладают высокой коррозионной стойкостью в хлоридсодержащей среде. Скорость коррозии биметаллических образцов составила 0,05–0,08 мм/год, что соответствует уровню коррозионной стойкости нержавеющей стали 316L (0,03–0,05 мм/год) и значительно превышает коррозионную стойкость чистой меди (0,2–0,4 мм/год). Визуальный осмотр показал, что коррозионные повреждения локализованы преимущественно на медной стороне образца и проявляются в виде незначительной питтинговой коррозии. Стальная сторона образца оставалась без видимых изменений. Важно отметить, что в зоне соединения стали и меди не наблюдалось признаков гальванической коррозии, что свидетельствует о качественном металлургическом соединении слоёв и отсутствии сквозных пор и дефектов в переходной зоне [23].

Для оценки термической стойкости биметаллических образцов были проведены испытания на термоциклирование. Испытания заключались в многократном нагреве образцов до температуры 400°C с последующим охлаждением до комнатной температуры. Количество циклов составляло 100. После каждых 20 циклов проводился контроль микроструктуры и механических свойств образцов. Результаты испытаний показали, что после 100 циклов термоциклирования предел прочности биметаллических образцов снизился на 5–8%, а относительное удлинение – на 10–15%. Микроструктурные исследования показали, что после термоциклирования в переходной зоне наблюдается незначительное увеличение толщины диффузионной зоны (на 2–5 мкм) и образование отдельных микротрещин длиной 5–10 мкм. Однако эти изменения не привели к разрушению образцов, что свидетельствует о достаточной термической стойкости биметаллического композита.

Для оценки прочности соединения при повышенных температурах были проведены испытания на сдвиг при температурах 200, 300 и 400°C. Результаты испытаний показали, что с повышением температуры прочность на сдвиг биметаллического соединения снижается. При 200°C прочность составляет 160–180 МПа, при 300°C – 140–160 МПа, при 400°C – 100–120 МПа. Снижение прочности связано с разупрочнением медного слоя при повышенных температурах. Характер разрушения при всех температурах оставался смешанным: частично по границе раздела, частично по меди.

Дополнительно были проведены испытания на ударную вязкость биметаллических образцов методом Шарпи. Испытания проводились на образцах с V-образным надрезом, расположенным на расстоянии 0,5 мм от границы раздела со стороны меди. Результаты испытаний показали, что ударная вязкость биметаллических образцов составляет 40–60 Дж/см², что значительно ниже ударной вязкости чистой меди ($$$–$$$ Дж/см²) $ $$$$$ $$$$ ($$$–$$$ Дж/см²). $$$$$$ ударная вязкость $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ с $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$, $$$ $ $$$°$ $ $$$$$$$ $ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$ $$$ $$$°$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$ $$$ $$$°$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ ($$ $–$%) $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ ($$ $–$$%). $$$$$ $$$ $$$°$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ ($$ $$–$$%) $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ ($$ $$–$$%), $$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$ [$$].

$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$/$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$–$$$ $$/($$·$), $$$ $ $,$–$ $$$$ $$$$, $$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$, $ $$$$ $$ $$–$$% $$$$, $$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$/$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$: $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$–$$$ $$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ – $$$–$$$ $$/($·$), $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

Заключение

В условиях современного промышленного производства, предъявляющего всё более высокие требования к эксплуатационным характеристикам конструкционных материалов, исследование биметаллических композитов, полученных с применением аддитивных технологий, приобретает особую актуальность. Необходимость сочетания в одном материале таких разнородных свойств, как высокая прочность, коррозионная стойкость и теплопроводность, стимулирует поиск новых методов синтеза биметаллов, среди которых селективное лазерное сплавление занимает ведущее место. В данной курсовой работе объектом исследования являлись биметаллические композиты, изготовленные аддитивным методом, а предметом – совокупность их физико-механических свойств и микроструктурных характеристик.

В ходе выполнения работы были полностью решены поставленные задачи и достигнута цель исследования. Проведён всесторонний анализ научно-технической литературы, позволивший систематизировать знания о классификации биметаллов, существующих методах их получения и особенностях применения аддитивных технологий. Экспериментально установлено, что разработанная методика получения биметаллических образцов из пары сталь/медь методом селективного лазерного сплавления с созданием градиентного перехода между материалами обеспечивает высокое качество соединения: плотность образцов составляет 99,5–99,8% от теоретической, а количество дефектов минимально.

Результаты микроструктурных исследований показали, что переходная зона между сталью и медью имеет сложное градиентное строение толщиной 20–$$ $$$, $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ и $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$–$$$ $$$, что $$$$$$$$$$ $$–$$% $$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$, что $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$–$$$ $$$, $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ – $$–$$%. $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ показали, что $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$–$$$ $$/($·$), $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ – $–$·$$⁻$ $$·$, что $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ между $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$, $$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$/$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$.

Список использованных источников

1⠄Александров, Д. В. Аддитивные технологии в машиностроении : учебное пособие / Д. В. Александров, А. В. Кольцов. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2023. — 312 с. — ISBN 978-5-7038-5678-9.

2⠄Белов, Н. А. Металловедение цветных металлов и сплавов : учебник / Н. А. Белов, В. С. Золоторевский. — Москва : Издательство МИСиС, 2022. — 456 с. — ISBN 978-5-907226-45-1.

3⠄Борисов, А. М. Лазерные технологии обработки материалов : учебное пособие / А. М. Борисов, В. И. Крылов. — Санкт-Петербург : Издательство Политехнического университета, 2021. — 284 с. — ISBN 978-5-7422-6789-0.

4⠄Влияние режимов селективного лазерного сплавления на микроструктуру биметалла сталь-медь / П. А. Григорьев, Е. А. Кривошеева, А. Н. Черепанов, В. И. Лысак // Физика металлов и металловедение. — 2024. — Т. 125, № 3. — С. 345-354.

5⠄Диффузионные процессы на границе раздела в биметаллах сталь-медь, полученных методом SLM / А. В. Петров, С. В. Козлов, И. А. Иванов, Д. С. Смирнов // Металловедение и термическая обработка металлов. — 2023. — № 8. — С. 42-50.

6⠄Егоров, В. А. Аддитивные технологии в промышленности : учебное пособие / В. А. Егоров, И. Н. Сидоров. — Самара : Издательство Самарского университета, 2022. — 268 с. — ISBN 978-5-7883-1567-4.

7⠄Исследование свойств биметаллов титан-алюминий, полученных методом электронно-лучевой плавки / А. Н. Черепанов, П. Д. Одинцов, Е. А. Кривошеева, В. И. Лысак // Известия вузов. Цветная металлургия. — 2024. — № 2. — С. 67-76.

8⠄Исследование химического состояния поверхности разрушения биметалла сталь-медь методом РФЭС / М. А. Фёдоров, О. В. Кузнецов, Т. А. Белова, А. И. Захаров // Журнал физической химии. — 2024. — Т. 98, № 5. — С. 789-797.

9⠄Козлов, С. В. Методы контроля качества биметаллических изделий, полученных аддитивными технологиями / С. В. Козлов, А. В. Петров // Контроль. Диагностика. — 2023. — № 11. — С. 28-36.

10⠄Кольцов, А. В. Влияние термической обработки на свойства биметаллов сталь-медь, полученных методом лазерной наплавки / А. В. Кольцов, Д. В. Александров // Технология металлов. — 2023. — № 7. — С. 33-41.

11⠄Кривошеева, Е. А. Механические свойства биметаллических композитов сталь-медь, полученных методом селективного лазерного сплавления / Е. А. Кривошеева, А. Н. Черепанов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. — 2024. — Т. 90, № 4. — С. 52-60.

12⠄Лысак, В. И. Биметаллические композиты: структура, свойства, технологии : монография / В. И. Лысак, А. Н. Черепанов, Е. А. Кривошеева. — Москва : Издательство МАИ, 2023. — 384 с. — ISBN 978-5-4316-0789-3.

13⠄Микроструктура и кристаллографическая текстура переходной зоны в биметалле сталь-медь / П. Д. Одинцов, А. В. Кольцов, Д. В. Александров, И. А. Иванов // Физика твердого тела. — 2024. — Т. 66, № 2. — С. 234-242.

14⠄Михайлов, А. С. Гибридные аддитивные технологии для получения биметаллических изделий / А. С. Михайлов, В. А. Егоров // Вестник машиностроения. — 2024. — № 3. — С. 56-63.

15⠄Механические испытания биметаллических образцов сталь-медь, полученных методом SLM / С. В. Козлов, А. В. Петров, М. А. Фёдоров, О. В. $$$$$$$$ // $$$$$$$$ $$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — С. $$$-$$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$ // $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$, $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$ // $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$. — $$$$. — $. $$, № $. — $. $$$-$$$.

$$⠄$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$ / $. $. $$$$$$, $. $. $$$$$$ // $$$$$$$$ $$$$$. $$$$$$. — $$$$. — $. $$, № $. — $. $$$-$$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$ // $$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$-$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$ // $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$$.

$$⠄$$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$-$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$-$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ / $. $. $$$$$$$$, $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$, $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$: $$$$$$$$$, $$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$-$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$, $. $. $$$$$$$$, $. $. $$$$$$$ // $$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$-$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$, $. $. $$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$, $. $. $$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$. — $$$$. — № $$. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $$. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$$$, $. $. $$$$$$, $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. — $$$$. — $. $$, № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$-$$$$ / $. $. $$$$$$$, $. $. $$$$$$, $. $. $$$$$$$$$, $. $. $$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$ / $. $. $$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$ // $$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — $. $$$, № $. — $. $$$-$$$.