ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЛАВЛЕНИЯ НА СТРУКТУРУ, ТЕКСТУРУ, СВОЙСТВА СПЛАВА НА ОСНОВЕ ОРТОРОМБИЧЕСКОГО АЛЮМИНИДА ТИТАНА Ti2AlNb
Authors: Илларионов А.Г. , Демаков С.Л. , Степанов С.И. , Карабаналов М.С. , Луговая К.И. , Шабанов М.А. , Попов А.А. 
Published: December 2024

Методами гидростатического взвешивания, растровой и просвечивающей электронной микроскопии, рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализов, микроиндентирования, испытания на сжатие изучено влияние режима селективного лазерного сплавления (СЛС) порошка сплава на основе орторомбического алюминида титана Ti2AlNb (О-сплава) на пористость, структурно-фазовое состояние, химический состав, текстуру и физико-механические свойства получаемых образцов. Показано, что увеличение используемой в работе при синтезе объемной плотности энергии в диапазоне от 28 до 139 Дж/мм3 способствует: 1) повышению относительной плотности получаемого О-сплава с 97 до 99,9%, 2) усилению аксиальной текстуры с выраженным направлением 001 в фиксируемом β/B2-твердом растворе, 3) снижению содержания алюминия, повышению содержания ниобия в сплаве и менее значительному его обогащению кислородом. Обнаружено, что отделение от платформы построения и разрезка О-сплава в продольном сечении приводит к нарушению баланса остаточных напряжений в образцах, синтезированных на нагретой до 200 °С подложки, с образованием в них трещин. Выявлены характерные дефекты структуры сплава (поры, непроплавы, химическая неоднородность) после сплавления порошка. Определен комплекс физико-механических свойств, синтезированных О-сплавов (твердость – 390–430 НV, контактный модуль упругости – 91–98 ГПа, предел текучести при сжатии – 1060–1080 МПа, относительное укорочение при сжатии не менее 30%. Рассмотрена связь получаемого уровня свойств в О-сплаве с формируемым при синтезе структурно-текстурным состоянием.

The influence of the of selective laser melting (SLM) process parameters of the alloy based on orthorhombic titanium aluminide Ti2AlNb (O-alloy) on porosity, microstructure, phase and chemical compositions, texture, physical and mechanical properties using the methods of hydrostatic weighing, scanning and transmission electron microscopy, X-ray diffraction and energy-dispersive X-ray spectroscopy, microindentation and compression testing were studied. It was demonstrated that the increase in the SLM in the range of volumetric energy density from 28 J/mm3 to 139 J/mm3 contributes to: 1) the increase in the relative density of the resulting O-alloy coupons from 97 to 99.9%, 2) the intensification of the solidification <001>-fiber texture of β/B2-solid solution, 3) decrease in Al, increase in Nb content and lesser enrichment with oxygen in the as-built coupons. The separation the O-alloy from the platform and along the building direction results in the imbalance of residual stresses accompanied by the crack formation in samples fused on a substrate preheated at 200°C. The typical defects (pores, lack of fusion, chemical inhomogeneity) after SLM are discussed. A combination of physical and mechanical properties of the synthesized O-alloys coupons was determined (Vickers microhardness - 390...430 HV, contact modulus of elasticity – 91–98 GPa, compressive yield strength 1060–1080 MPa, relative shortening in compression of at least 30%. The relationship between the resulting level of properties and a microstructure-texture in an O-alloy state formed of as-built SLM samples are considered.