Структура и свойства сплава эп708, полученного методом селективного лазерного плавления

Перспективными методами постобработки 3й-деталей являются их ультразвуковая ударная обработка, основанная на пластическом деформировании поверхности, и электронно-пучковая обработка, обусловливающая плавление поверхностного слоя и его быструю кристаллизацию. Данные методы не только могут обеспечить снижение шероховатости поверхности Зй-образцов, но и увеличить твердость и износостойкость их поверхностного слоя без изменения внутренней структуры самого изделия.

В настоящей работе исследованы закономерности формирования морфологии поверхности, микроструктуры и фазового состава Зй-образцов из титанового сплава Ti-6Al-4V и композита Ti-6Al-4V/TiC. Продемонстрировано влияние ультразвуковой ударной и электронно-пучковой обработок на закономерности структурно-фазовых превращений и формирование внутренних напряжений в модифицированных поверхностных слоях исследованных образцов.

Работа выполнена в рамках Программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации; Соглашение № 05.583.21.0089, идентификатор проекта RFMEFI58318X0089.

1. Liu S.Y., Shin Y.C. The influences of melting degree of TiC reinforcements on microstructure and mechanical properties of laser direct deposited Ti6Al4V/TiC composites. Mater. Des. 2017. 136. 185-195.

2. Wang J., Li L., Lin P., Wang J. Effect of TiC particle size on the microstructure and tensile properties of TiCp/Ti6Al4V composites fabricated by laser melting deposition. Opt. Laser Technol. 2018. 105.195-206.

3. Attar H., Ehtemam-Haghighi Sh., Kent D., Wu X., Dargusch M.S. Comparative study of commercially pure titanium produced by laser engineered net shaping, selective laser melting and casting processes. Mater. Sci. Eng. 2017. 705. 385-393.

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СПЛАВА ЭП708, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО

ПЛАВЛЕНИЯ

Хомутов М.Г., Чеверикин В. В., Петровский П. В.

Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия

khomutov@misis.ru

Селективное лазерное плавление (СЛП) - инновационная технология производства изделий сложной геометрической формы посредством избирательного лазерного плавления слоя металлического порошка по CAD-моделям. С помощью СЛП создают как точные металлические детали для работы в составе узлов и агрегатов, так и неразборные конструкции. Данная технология является методом аддитивного производства и использует лазеры высокой мощности для создания трехмерных физических объектов. СЛП успешно заменяет традиционные методы производства, так как свойства изделий, построенных по технологии СЛП, зачастую превосходят свойства изделий, изготовленных по традиционным технологиям, при этом удельная плотность изделий достигает 99,9 % [1-5]. Целью работы является исследование структуры и свойств сплава ЭП708, полученного методом селективного лазерного плавления, и разработка технологии производства изделий сложной формы из сплава ЭП708 методом СЛП. Для достижения поставленной цели определены следующие задачи: 1. Проведение сравнительных структурных исследований и выявление взаимосвязи со свойствами материала образцов сплава ЭП708, полученных методом СЛП, в зависимости от вида термической и термодеформационной обработки; 2. Разработка технологии получения изделий с заданными характеристиками из сплава ЭП708 методом СЛП с использованием моделирования процессов плавления порошкового слоя и коробления изделия.

В процессе изготовления методом селективного лазерного плавления и последующей обработки горячим изостатическим прессованием (ГИП) уровень механических свойств сплава при комнатной температуре составляет: а - 825 МПа, а - 1150 МПа, 5 - 27%. Что соответствует требованиям, предъявляемым к изделиям из сплава ЭП708, которые получают стандартными методами горячей прокатки и термической обработки. С использованием теоретических и экспериментальных исследований фазовых превращений в сплаве ЭП708, полученного методом СЛП, разработаны рекомендации по оптимизации режимов термической обработки и ГИП. Показано, что за счет оптимизации режима термодеформационной обработки (при температуре 1095 °С) удается избежать преимущественного образования сетки карбидов по границам зерен, снижающих механические свойства. Разработаны рекомендации технологических параметров процесса СЛП для получения модельного изделия из сплава ЭП708. Оптимальными параметрами получения изделий из сплава ЭП708 являются: мощность лазера 250 Вт, скорость движения 600 мм/с, расстояние между треками 80 мкм, толщина слоя 60 мкм. При этом показано, что применение ГИП позволяет снизить объемную долю пор до

0.35.% с 1 %, а также помогает устранить термические трещины.

1. Nannan GUO, Ming C. LEU, Additive manufacturing: technology, applications and research needs. Front. Mech. Eng. 2013. 8 (3). 215-243.

2. Kruth J.P., Froyen L., Van Vaerenbergh J. et.al. Selective laser melting of iron-based powder. Journal of Materials Processing Technology. 2004. 149. 616-622.

3. L. Lu, J.Y.H. Fuh, Z.D. Chen et al. In situ formation of TiC composite using selective laser melting. Materials Research Bulletin. 2000. 35. 1555-1561.

4. Osakada K., Shiomi M. Flexible manufacturing of metallic products by selective laser melting of powder. International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2006. 46. 1188-1193.

5. Yap C.Y., Chual C.K., Dong Z.L. et al. Review of selective laser melting: Materials and applications. Applied Physics Reviews. 2015. 2. 041101.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ, ВЫРАЩЕННЫХ ИЗ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПОРОШКА МАРКИ ПР-28Х3СНМВФА МЕТОДОМ КОАКСИАЛЬНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ

Шустова Л. А., Трушников А.Н., Холопов А. А. АО НПК «КБМ»

Московский Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана (НИУ), Москва, Россия

shustova2711@mail.ru, holopiy@yandex.ru

В настоящее время технологические процессы, основанные на получении изделий методом коаксиального лазерного плавления, имеют ряд преимуществ перед традиционными методами производства сложных изделий и получают в мире все более широкое распространение. В нашей стране происходит постепенный процесс внедрения аддитивных технологий в цикл производства как альтернатива классическим методам для снижения времени изготовления изделия и улучшения его механических свойств [1, 2, 4].

В данной работе представлены материалы по исследованию процесса формирования изделия из отечественного порошка марки ПР-28Х3СНМВФА методом коаксиального лазерного плавления [3]. В ходе экспериментов были исследованы структура и механические свойства образцов при различных стратегиях выращивания, определено влияние основных и специализированных параметров на геометрию и качество поверхности образцов. Кроме того, были выявлены оптимальные режимы обработки, а также влияние химического и фракционного состава порошка на конечные свойства изделия.

1. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И., Третьяков Р.С. Лазерные аддитивные технологии в машиностроении. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2019. 280.

2. Потак Я.М. Высокопрочные стали. М.: Металлургия. 1972. 208.

3. Марочник сталей и сплавов. Под общ. ред. Зубченко А.С. М.: Машиностроение. 2003. 784.

4. Шапошников Н.А. Механические испытания металлов. М.-Л.: Машгиз. 1954. 443.

ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТАБИЛЬНОЙ ЕДИНИЧНОЙ ДОРОЖКИ ПРИ СЕЛЕКТИВНОМ

ЛАЗЕРНОМ ПЛАВЛЕНИИ МЕДНЫХ СПЛАВОВ

Денежкин А.О., Дренин А.А., Симонов А.П.

Московский центр лазерных технологий, Москва, Россия Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (НИУ), Москва, Россия

denezhkin.anton95@gmail.com, drenin@inbox.ru, cimonovleshka@yandex.ru

В настоящее время с помощью технологии селективного лазерного плавления (СЛП) выращивают изделия из большой номенклатуры материалов, таких как титановые сплавы, никелевые, нержавеющие стали, алюминий, керамика и т.п. [1-4]. Но меди и медным сплавам уделено мало внимания в отечественной и зарубежной литературе, хотя возможности их использования очень обширны. К примеру, благодаря своей высокой теплопроводности это материал незаменим в области теплообмена [5-8]. Применение технологии СЛП может снять ограничения с геометрии внутренних каналов и позволить изготавливать крайне эффективные теплоотводящие элементы.

Получение качественных изделий и с хорошей воспроизводимостью для процесса СЛП является очень важной и сложной задачей из-за множества факторов. На начальном этапе особую роль в выращивание бездефектных сплошных структур занимает стабильное формирование единичной дорожки [9,11].

Данная работа посвящена особенностям формирования стабильной единичной дорожки при селективном лазерном плавлении медных сплавов, и выполнена на отечественном оборудовании [10]. Стабильность дорожки обеспечивает высокое качество формируемой структуры и геометрическую точность, минимизирует дефекты. Стабильность зависит от таких свойств, как смачивание, жидкотекучесть, вязкость жидкой расплавленной ванны. В свою очередь, эти свойства в значительной мере зависят от химического состава материала и режимов обработки.

В ходе работы были прослежены закономерности формирования единичных дорожек от параметров выращивания, и получено окно режимов, обеспечивающих наиболее стабильное формирование геометрии единичной дорожки.