Электроискровое модифицирование поверхности аддитивного сплава ВТ6 высокоэнтропийным и аморфным электродами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Неудовлетворительное качество поверхностного слоя аддитивных изделий, в частности повышенная шероховатость поверхности, препятствует широкому применению селективного электронно-лучевого сплавления (СЭЛС). Одним из способов выглаживания, а также упрочнения поверхностного слоя является электроискровая обработка (ЭИО). В работе показана возможность модифицирования поверхности аддитивных образцов из сплава ВТ6 путем реакционной ЭИО многокомпонентными электродами. Для этого были использованы электроды из объемноаморфизуемого сплава Fe48Cr15Mo14Y2C15B6 и высокоэнтропийного сплава FeCoCrNi2. По результатам растровой электронной микроскопии установлено, что после ЭИО оба модифицированных слоя имеют толщину около 16 мкм. Рентгеноструктурный фазовый анализ показал, что в случае обработки аморфным электродом они содержат карбобориды типа Ti(B,C), а в случае обработки высокоэнтропийным электродом – интерметаллиды типа Ti2(Fe,Ni). Модифицированные слои имеют средние значения твердости 19 и 10 ГПа и модуля упругости 234 и 157 ГПа соответственно, что значительно превышает значения этих параметров для сплава ВТ6, выращенного СЭЛС. Электроискровое модифицирование поверхности многокомпонентными электродами привело к уменьшению шероховатости в 8…11 раз за счет оплавления выступов и заполнения впадин расплавом на глубину более 50 мкм. Сравнительный анализ результатов трибологических испытаний показал изменение механизма износа в результате ЭИО аддитивного сплава ВТ6. Износостойкость повысилась на 4 и 3 порядка величины при применении электродов из объемноаморфизуемого и высокоэнтропийного сплава соответственно.

Об авторах

Самат Куандыкович Муканов

Университет науки и технологий МИСИС

Автор, ответственный за переписку.
Email: smukanov@misis.ru
ORCID iD: 0000-0001-6719-6237

кандидат технических наук, младший научный сотрудник научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

Россия, 119049, Россия, г. Москва, Ленинский пр-т, 4, стр. 1

Павел Александрович Логинов

Университет науки и технологий МИСИС

Email: pavel.loginov.misis@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-2505-2918

кандидат технических наук, старший научный сотрудник научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

Россия, 119049, Россия, г. Москва, Ленинский пр-т, 4, стр. 1

Михаил Иванович Петржик

Университет науки и технологий МИСИС

Email: petrzhik@shs.misis.ru
ORCID iD: 0000-0002-1736-8050

доктор технических наук, профессор кафедры порошковой металлургии и функциональных покрытий, ведущий научный сотрудник научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

Россия, 119049, Россия, г. Москва, Ленинский пр-т, 4, стр. 1

Евгений Александрович Левашов

Университет науки и технологий МИСИС

Email: levashov@shs.misis.ru
ORCID iD: 0000-0002-0623-0013

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой порошковой металлургии и функциональных покрытий, директор научно-учебного центра самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

Россия, 119049, Россия, г. Москва, Ленинский пр-т, 4, стр. 1

Список литературы

  1. Murr L.E., Gaytan S.M., Ceylan A. et al. Characterization of titanium aluminide alloy components fabricated by additive manufacturing using electron beam melting // Acta Materialia. 2010. Vol. 58. № 5. P. 1887–1894. doi: 10.1016/j.actamat.2009.11.032.
  2. Leary M. Surface roughness optimisation for selective laser melting (SLM): Accommodating relevant and irrelevant surfaces // Laser Additive Manufacturing: Materials, Design, Technologies and Applications. Sawston: Woodhead Publishing, 2017. P. 99–118. doi: 10.1016/B978-0-08-100433-3.00004-X.
  3. Karlsson J., Snis A., Engqvist H., Lausmaa J. Characterization and comparison of materials produced by Electron Beam Melting (EBM) of two different Ti–6Al–4V powder fractions // Journal of Materials Processing Technology. 2013. Vol. 213. № 12. P. 2109–2118. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2013.06.010.
  4. Calignano F., Manfredi D., Ambrosio E.P. et al. Overview on Additive Manufacturing Technologies // Proceedings of the IEEE. 2017. Vol. 105. № 4. P. 593–612. doi: 10.1109/JPROC.2016.2625098.
  5. Nasab M.H., Gastaldi D., Lecis N.F., Vedani M. On morphological surface features of the parts printed by selective laser melting (SLM) // Additive Manufacturing. 2018. Vol. 24. P. 373–377. doi: 10.1016/j.addma.2018.10.011.
  6. Leuders S., Thöne M., Riemer A., Niendorf T., Tröster T., Richard H.A., Maier H.J. On the mechanical behaviour of titanium alloy TiAl6V4 manufactured by selective laser melting: Fatigue resistance and crack growth performance // International Journal of Fatigue. 2013. Vol. 48. P. 300–307. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2012.11.011.
  7. Fé-Perdomo I.L., Ramos-Grez J., Mujica R., Rivas M. Surface roughness Ra prediction in Selective Laser Melting of 316L stainless steel by means of artificial intelligence inference // Journal of King Saud University - Engineering Sciences. 2023. Vol. 35. № 2. P. 148–156. doi: 10.1016/j.jksues.2021.03.002.
  8. Асфандияров Р.Н., Рааб Г.И., Гундеров Д.В., Аксенов Д.А., Рааб А.Г., Гундерова С.Д., Шишкунова М.А. Шероховатость и микротвердость ультрамелкозернистого титана Grade 4, подвергнутого безабразивной ультразвуковой финишной обработке // Frontier Materials & Technologies. 2022. № 3-1. С. 41–49. doi: 10.18323/2782-4039-2022-3-1-41-49.
  9. Bagehorn S., Wehr J., Maier H.J. Application of mechanical surface finishing processes for roughness reduction and fatigue improvement of additively manufactured Ti-6Al-4V parts // International Journal of Fatigue. 2017. Vol. 102. P. 135–142. doi: 10.1016/j.ijfatigue.2017.05.008.
  10. Tan K.L., Yeo S.H. Surface modification of additive manufactured components by ultrasonic cavitation abrasive finishing // Wear. 2017. Vol. 378-379. P. 90–95. doi: 10.1016/j.wear.2017.02.030.
  11. Yasa E., Kruth J.-P. Microstructural investigation of Selective Laser Melting 316L stainless steel parts exposed to laser re-melting // Procedia Engineering. 2011. Vol. 19. P. 389–395. doi: 10.1016/j.proeng.2011.11.130.
  12. Zhang Baicheng, Zhu Lin, Liao Hanlin, Coddet C. Improvement of surface properties of SLM parts by atmospheric plasma spraying coating // Applied Surface Science. 2012. Vol. 263. P. 777–782. doi: 10.1016/j.apsusc.2012.09.170.
  13. Fang Zhihao, Lu Libin, Chen Longfei, Guan Yingchun. Laser Polishing of Additive Manufactured Superalloy // Procedia CIRP. 2018. Vol. 71. P. 150–154. doi: 10.1016/j.procir.2018.05.088.
  14. Barile C., Casavola C., Pappalettera G., Renna G. Advancements in Electrospark Deposition (ESD) Technique: A Short Review // Coatings. 2022. Vol. 12. № 10. Article number 1536. doi: 10.3390/coatings12101536.
  15. Wang De, Deng Shaojun, Chen Hui, Chi Changtai, Hu Dean, Wang Wengin, He Wen, Liu Xiubo. Microstructure and properties of TiC particles planted on single crystal superalloy by electrospark discharging // Surface and Coatings Technology. 2023. Vol. 461. Article number 129438. doi: 10.1016/j.surfcoat.2023.129438.
  16. Liu Xiao-Qin, Zhang Yu-Xing, Wang Xiao-Rong, Wang Zhao-Qin, He Peng. Microstructure and corrosion properties of AlCrxNiCu0.5Mo (x = 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0) high entropy alloy coatings on Q235 steel by electrospark – Computer numerical control deposition // Materials Letters. 2021. Vol. 292. Article number 129642. doi: 10.1016/j.matlet.2021.129642.
  17. Муканов С.К., Басков Ф.А., Петржик М.И., Левашов Е.А. Электроискровая обработка легкоплавкими электродами Al–Si И Al–Ca для повышения стойкости к износу и окислению сплава ЭП741НП, полученного селективным лазерным сплавлением // Металлург. 2022. № 3. С. 70–77. doi: 10.52351/00260827_2022_03_70.
  18. Petrzhik M., Molokanov V., Levashov E. On conditions of bulk and surface glass formation of metallic alloys // Journal of Alloys and Compounds. 2017. Vol. 707. P. 68–72. doi: 10.1016/j.jallcom.2016.12.293.
  19. Sheveyko A.N., Kuptsov K.A., Antonyuk M.N., Bazlov A.I., Shtansky D.V. Electro-spark deposition of amorphous Fe-based coatings in vacuum and in argon controlled by surface wettability // Materials Letters. 2022. Vol. 318. Article number 132195. doi: 10.1016/j.matlet.2022.132195.
  20. Mukanov S., Loginov P., Fedotov A., Bychkova M., Antonyuk M., Levashov E. The Effect of Copper on the Microstructure, Wear and Corrosion Resistance of CoCrCuFeNi High-Entropy Alloys Manufactured by Powder Metallurgy // Materials. 2023. Vol. 16. № 3. Article number 1178. doi: 10.3390/ma16031178.
  21. Гитлевич А.Е., Михайлов В.В., Парканский Н.Я., Ревуцкий В.М. Электроискровое легирование металлических поверхностей. Кишинев: Штиинца, 1985. 196 с.
  22. Levashov E.A., Merzhanov A.G., Shtansky D.V. Advanced Technologies, Materials and Coatings Developed in Scientific-Educational Center of SHS // Galvanotechnik. 2009. Vol. 100. № 9. P. 2102–2114. EDN: MWXQPL.
  23. Zhao Wang, Su Hao, He Weifeng, Wang Xiaorong, Cui Xiaoyu, Luo Sihai. Defect Control of Electro-spark Deposition WC–Co Coatings via Adjusting Pulse Energy and Deposited Layer Number // Journal of Materials Engineering and Performance. 2023. Vol. 32. P. 1402–1411. doi: 10.1007/s11665-022-07204-6.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Муканов С.К., Логинов П.А., Петржик М.И., Левашов Е.А., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах