Влияние температуры отжига на фазовый состав, субструктуру и характер разрушения СЛС-сплава Al-10Sn-10Pb

Abstract

В работе исследовано влияние температуры послеоперационного отжига (200-500 °C) на фазовый состав, параметры субструктуры и механизмы разрушения антифрикционного сплава Al-10Sn-10Pb, полученного методом селективного лазерного сплавления (СЛС). Методом рентгенофазового анализа установлено, что сплав сохраняет стабильную трехфазную структуру (Al, β-Sn, α-Pb). Показано, что повышение температуры отжига инициирует термоупругую релаксацию субструктуры алюминиевой матрицы: снимаются микроскопические напряжения, что приводит к увеличению параметра кристаллической решетки, и более чем на 25 % снижается плотность дислокаций. Фрактографический анализ выявил, что трещины в СЛС-композите распространяются преимущественно по мягким включениям тяжелых металлов. Установлено, что оптимальным режимом термической обработки является отжиг при 400 °C, обеспечивающий равномерное распределение частиц легкоплавких фаз и оптимальный микрорельеф излома. Превышение данной температуры до 500 °C вызывает плавление включений олова и свинца с образованием межзеренных сеток, что приводит к преждевременному расслоению материала

This paper investigates the effect of post-build annealing temperature (200-500 °C) on the phase composition, substructure parameters, and fracture mechanisms of an antifriction Al-10Sn-10Pb alloy produced by laser powder bed fusion (LPBF). X-ray diffraction analysis revealed that the alloy maintains a stable three-phase structure (Al, β-Sn, α-Pb). It is shown that increasing the annealing temperature initiates thermoelastic relaxation of the aluminum matrix substructure: microscopic stresses are relieved, leading to an increase in the crystal lattice parameter, and the dislocation density decreases by more than 25%. Fractographic analysis demonstrated that cracks in the SLM composite propagate predominantly through the soft inclusions of heavy metals. It was established that the optimal heat treatment regime is annealing at 400 °C, which ensures a uniform distribution of low-melting phase particles and an optimal fracture microrelief. Exceeding this temperature to 500 °C causes the melting of tin and lead inclusions, forming intergranular networks and leading to premature delamination of the material