Отправить статью по E-mail ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ОБРАЗЦОВ ИЗ ЖАРОПРОЧНОГО СПЛАВА INCONEL 738, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЛАВЛЕНИЯ (SLM)
- Авторы: Дмитриева М.О.1, Мельников А.А.1, Головач А.М.1, Бондарева О.С.1, Смелов В.Г.1,2, Сотов А.В.1,2, Агаповичев А.В.1
-
Учреждения:
- Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
- Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук
- Выпуск: № 1 (2020)
- Страницы: 23-31
- Раздел: Статьи
- URL: https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/67
- DOI: https://doi.org/10.18323/2073-5073-2020-1-23-31
- ID: 67
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Метод селективного лазерного сплавления (SLM) с применением порошковых металлических материалов в настоящее время является перспективным направлением в авиа- и двигателестроении. Благодаря этому методу возможно производство деталей c конфигурацией любой сложности при меньших затратах на оснастку и дополнительную механическую обработку, упрощается также прототипирование изделий. Особенно актуальным является вопрос применения в аддитивном производстве порошковых материалов из жаропрочных сплавов, что обусловлено проблемами, вызванными их сложным химическим составом, недостаточной теплопроводностью и склонностью к усадке. Работа посвящена изучению влияния мощности лазерного излучения на микроструктуру и свойства образцов из жаропрочного никелевого сплава Inconel 738, полученных с помощью промышленного 3D-принтера по технологии печати SLM. Дополнительно рассмотрен способ повышения механических свойств образцов за счет улучшения микроструктуры после SLM и последующей термической обработки. Проведены металлографические и электронно-микроскопические исследования исходного материала и образцов, выращенных по технологии SLM при мощности лазерного излучения 75, 100, 125 и 325 Вт. Проанализирована эволюция микроструктуры в результате нагрева, обусловленного ростом подводимой энергии. Последующая термообработка позволила исследовать влияние ступенчатой закалки на микроструктуру и механические свойства образцов. Определены оптимальные технологические параметры лазерного излучения для изготовления деталей методом SLM из жаропрочного сплава Inconel 738. Получено изделие с минимальным количеством дефектов. Установлено, что термическая обработка, включающая в себя ступенчатую закалку, повышает механические свойства - предел прочности, предел текучести и относительное удлинение за счет «залечивания» и уменьшения размера дефектов.
Об авторах
М. О. Дмитриева
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Автор, ответственный за переписку.
Email: mdmitr1ewa@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4874-9278
студент
РоссияА. А. Мельников
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: melnickov.alex@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-1953-3670
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения
РоссияА. М. Головач
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: machete.ru2016@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1329-3001
студент
РоссияО. С. Бондарева
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: osbond@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4273-2483
кандидат технических наук, доцент кафедры технологии металлов и авиационного материаловедения
РоссияВ. Г. Смелов
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва; Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук
Email: pdla_smelov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9556-6290
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технологий производства двигателей, старший научный сотрудник ИПИТ-216
РоссияА. В. Сотов
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва; Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук
Email: SotovAnton@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7303-5912
кандидат технических наук, ассистент кафедры технологий производства двигателей, младший научный сотрудник ИПИТ-216
РоссияА. В. Агаповичев
Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
Email: agapovichev5@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0042-7333
ассистент кафедры технологий производства двигателей, младший научный сотрудник ИПИТ-216
РоссияСписок литературы
- Zhang X., Chen H., Xu L., Xu J., Ren X., Chen X. Cracking mechanism and susceptibility of laser melting deposited Inconel 738 superalloy // Materials and Design. 2019. Vol. 183. P. 108105.
- Шарова Н.А., Тихомирова Е.А., Барабаш А.Л., Живушкин А.А., Брауэр В.Э. К вопросу о выборе новых жаропрочных никелевых сплавов для перспективных авиационных ГТД // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2009. № 3. С. 249-255.
- Ramakrishnan A., Dinda G.P. Direct laser metal deposition of Inconel 738 // Materials Science & Engineering A. 2019. Vol. 740-741. P. 1-13.
- Лукина Е.А., Зайцев Д.В., Сбитнева С.В., Заводов А.В. Строение и идентификация фаз в жаропрочных никелевых сплавах, синтезированных методом СЛС // Аддитивные технологии: настоящее и будущее: сб. трудов III Международной конференции. М.: ВИАМ, 2017. С. 5.
- Каблов Е.Н. Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1. С. 3-33.
- Гращенков Д.В., Щетанов Б.В., Ефимочкин И.Ю. Развитие порошковой металлургии жаропрочных материалов // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2011. № 5. С. 13-26.
- Суфияров В.Ш., Попович А.А., Борисов Е.В., Полозов И.А. Селективное лазерное плавление жаропрочного никелевого сплава // Цветные металлы. 2015. № 1. С. 79-84.
- Cloots M., Uggowitzer P.J., Wegener K. Investigations on the microstructure and crack formation of IN738LC samples processed by selective laser melting using Gaussian and doughnut profiles // Materials and Design. 2016. Vol. 89. P. 770-784.
- Каблов Е.Н. Настоящее и будущее аддитивных технологий // Металлы Евразии. 2017. № 1. С. 2-6.
- Евгенов А.Г., Рогалев А.М., Неруш С.В., Мазалов И.С. Исследование свойств сплава ЭП648, полученного методом селективного лазерного сплавления металлических порошков // Труды ВИАМ. 2015. № 2. С. 2.
- Horn T., Harrysson O.L.A. Overview of current additive manufacturing technologies and selected applications // Science Progress. 2012. Vol. 95. № 3. P. 255-282.
- Сотов А.В., Проничев Н.Д., Смелов В.Г., Богданович В.И., Гиорбелидзе М.Г., Агаповичев А.В. Разработка методики проектирования технологических процессов изготовления деталей ГТД методом селективного лазерного сплавления порошка жаропрочного сплава ВВ751П // Известия Самарского научного центра РАН. 2017. Т. 19. № 4. С. 96-104.
- Павленко Д.В. Технологические методы уплотнения спеченных титановых заготовок // Вестник двигателестроения. 2015. № 1. С. 87-93.
- Смелов В.Г., Сотов А.В., Агаповичев А.В. Исследование структуры и механических свойств изделий, полученных методом СЛС из порошка стали 316L // Черные металлы. 2016. № 9. С. 61-65.
- Wang H., Zhang X., Wang G.B., Shen J., Zhang G.Q., Li Y.P., Yan M. Selective laser melting of the hard-to-weld IN738LC superalloy: Efforts to mitigate defects and the resultant microstructural and mechanical properties // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 807. P. 151662.
- Чабина Е.Б., Филонова Е.В., Раевских А.Н. Влияние технологических параметров процесса селективного лазерного сплавления на формирование структуры жаропрочного никелевого сплава // Аддитивные технологии: настоящее и будущее: материалы II Международной конференции. М.: ВИАМ, 2016. С. 4.
- Engeli R., Etter T., Hovel S., Wegener K. Processability of different IN738LC powder batches by selective laser melting // Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 229. P. 484-491.
- Hossein E., Popovich V.A. A review of mechanical properties of additively manufactured Inconel 718 // Additive Manufacturing. 2019. Vol. 30. P. 100877.
- Ерёмин Е.Н., Филиппов Ю.О., Миннеханов Г.Н., Мухин В.Ф. Исследование структурных изменений в модифицированном жаропрочном никелевом сплаве // Омский научный вестник. 2011. № 3. С. 65-70.
- Сухов Д.И., Базылева О.А., Неруш С.В., Аргинбаева Э.Г., Зайцев Д.В. Особенности структуры и свойств материала жаропрочного интерметаллидного никелевого сплава, полученного методом селективного лазерного сплавления // Аддитивные технологии: настоящее и будущее: материалы IV Международной конференции. М.: ВИАМ, 2018. С. 28.
Дополнительные файлы
