CC BY
35текучести образцов на 300 МПа выше, чем у образцов, полученных горячей прокаткой [4]. Значения предела прочности и пластичность, демонстрируемые в данной работе, остаются сопоставимы с результатами горячекатаных образцов.
Было обнаружено, что двенадцатичасовой отжиг при температуре 750°С приводит к формированию сигма-фазы, которая оказывает существенное влияние на механические характеристики. Предел текучести уменьшается на 100 МПа во всём рассматриваемом диапазоне температур. При криогенных температурах наблюдается уменьшение пластичности на 10%.
1. Miracle D.B., Senkov O.N. A critical review of high entropy alloys and related concepts. Acta Mater. 2017. 122. 448511.
2. Salishchev G.A., Tikhonovsky M.A., Shaysultanov D.G., Stepanov N.D., Kuznetsov A. V., Kolodiy I. V., Tortika A.S., Senkov O.N. Effect of Mn and v on structure and mechanical properties of high-entropy alloys based on CoCrFeNi system. J. Alloys Compd. 2014. 11-24.
3. Praveen S., Kim H.S. High-Entropy Alloys: Potential Candidates for High-Temperature Applications - An Overview. Adv. Eng. Mater. 2018. 20. 1-22.
4. Gali A., George E.P., Tensile properties of high- and medium-entropy alloys. Intermetallics. 2013. 39. 74-78.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МИКРОВОЛНОВОГО (СВЧ) ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ СПЛАВЛЕНИЯ ПОРОШКА В ПРОЦЕССЕ
ЭР-ПЕЧАТИ
Львов Д.Э.
ООО «Эксклюзивные решения», Санкт-Петербург, Россия denisl vov@inbox. ru
Для порошковой 3D-печати ранее традиционно использовалось в основном лазерное/электронное спекание/сплавление порошковых материалов (SLS/SLM/EBM). На патентах на эти изобретения на протяжении 20 лет был основан бизнес компаний-лидеров рынка 3D-печати, однако на сегодняшний день означенные патенты в основном закончили свое действие и основанное на них монопольное право утрачено.
Системы 3D-печати построенные на этих принципах хороши, но очень дороги и крайне мало производительны, так как диаметр фокусировки пятна используемого для нагрева лазера нельзя динамически менять в процессе печати и эффективность процесса нагревания зависит от отражающей способности материала, кроме этого физические ограничения не позволяют передать посредством лазерного луча значительные количества энергии [1-3].
Многими специалистами высказывалось мнение, что системы 3D-печати на основе металлического порошка в своем развитии достигли предела и не смотря на удобство, развитие дальше невозможно, так как производительность процесса крайне низка. При спекании металлического порошка детали получаются рыхлыми, что влечет за собой проблему водородного охрупчивания, и хотя само спекание происходит в среде защитных газов, сам порошок сильно загазован, имеет загрязнения и покрыт оксидной пленкой, следовательно, с учетом малых размеров частиц порошка, изделие получается скорее металлокерамическим, чем цельно металлическим. Многим решение виделось в развитии 3D технологий, основанных на наплавлении проволоки. Этот процесс дает хорошую производительность, но имеет низкую точность.
Были проведены частные исследования, результатом которых стала разработка технологии селективного микроволнового сплавления и создание действующего прототипа 3D-принтера, использующего для нагревания порошка вместо луча лазера сфокусированное микроволновое (СВЧ) излучение: примененный источник нагрева дешев (такие же магнетроны используются в бытовых микроволновых печах), что позволяет в 10 и более раз сократить стоимость 3D-принтера, при увеличении его производительности в 100 и более раз, диаметр рабочего пятна можно динамически менять в широких пределах, от десятых долей миллиметра до единиц миллиметров. Так же снимаются ограничение по масштабируемости, так как возможности этой технологии ограниченны только габаритами помещения и доступной электрической мощностью, помимо этого, означенная технология нагрева не имеет чувствительности к отражающей способности частиц порошка [3, 4].
Само понятие «слой» 3D-печати в контексте представленной технологии более становится необязательным, процесс может сваривать порошок не слоями, а сразу целыми кластерами.
Следует отменить, этот метод в процессе сплавления обеспечивает уплотнение шва, что в сочетании с параллельной плазмохимической очисткой частиц порошка от загрязнений позволяет получить детали повышенной плотности. Показателен пример, что «проволоку» (0.5мм в диаметре) изготовленную на прототипе из стального порошка по технологии селективного микроволнового сплавления, можно согнуть и разогнуть без ее разрушения. Кроме этого, означенная технология позволяет сплавлять не только металлические порошки, но еще и некоторые виды керамики и пластика во многих сочетаниях.
Все выше сказанное, означает что созданы все предпосылки для революции в 3D отрасли, а закрепление посредством международного патентования прав дает возможность обеспечить монопольное положение на рынке порошковой 3D-печати в последующие 20 лет.
1. Львов Д.Э. Способ изготовления детали из порошка. Патент РФ 2699761.
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Selective laser melting. Selective laser melting. Wikipedia.
3. http://3d.globatek.ru/3d printing technologies/slm-tech. Globaltek. 3D. Selective Laser Melting.
4. https://all3dp.eom/2/selective-laser-melting-slm-3d-printing-simply-explained. 3D Printing Simply Explained. All3DP. Selective Laser Melting.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ЛАЗЕРНОГО ПЕРЕПЛАВА НА СТРУКТУРУ СЛИТКОВ ИЗ
АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА
Палкин П.А., Курилова А.С.
Саровский физико-технический институт Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ»,
Саров, Россия pavel. 1986@mail.ru
При аддитивном формировании изделий из порошков на основе алюминия, серьезными проблемами являются: как соблюдение скорости сканирования и мощности лазерного излучения, так и контроль химического состава и структуры конечного изделия [1]. Помимо формирования отдельных слоев, сравнительно высокой сплошности должно осуществляться их достаточное спекание при минимальном порообразовании [2]. Для формирования образцов методом селективного лазерного плавления применялся промышленный принтер аддитивного лазерного изготовления изделий.
Цель работы заключалась в исследовании результатов процесса селективного лазерного плавления российского порошка AlSi10Mg и аналога зарубежного производства [3]. После подбора оптимальных параметров низко и высокоскоростного селективного лазерного плавления часть изготовленных образцов была подвергнута дополнительной термической обработке, призванной устранить внутренние напряжения. Структура порошка была зафиксирована растровой электронной микроскопией. Механические свойства образцов были испытаны на универсальной разрывной машине. Гранулы российского порошка имеют сравнительно более развитую структуру относительно зарубежного аналога. Образцы из российского порошка и западного аналога показали приблизительно равные механические характеристики при одинаковых режимах обработки (до 4S0 МПа и до 115 HB), снижающиеся на 5-10% при повышении скорости процесса селективного лазерного плавления и введении дополнительной термообработки. Рентгенограммы образцов из порошка российского и западного производства показали, что присутствие железной составляющей, формирующей нежелательные интерметаллиды, не превышает 1%. При низкоскоростном селективном лазерном плавлении образца, по всей области видимости металлографического шлифа, наблюдаются: сплавленные, равномерно распределенные, отдельные каплевидные объемы слоистой структуры среднего и малого размера (высотой и шириной до 50х200 мкм). В то время как для образца, сформированного при повышенной скорости сканирования лазерного луча характерно присутствие как сходных с предыдущим образцом однородных структур, так и более крупных «чешуйкообразных» (в профиле) образований, при сравнительно более высоком интервале значений микротвердости, характерном для большей концентрации интерметаллидов, что требует дополнительного контроля качества готовой продукции при повышенной скорости сканирования лазерного излучения.
1. Sercombe T.B., Li X. Selective laser melting of aluminium and aluminium metal matrix composites: review // Materials Technology. 2016. Vol. 31 (2). 77-S5.
2. Aboulkhalr N.T., Everltt N.M., Ashcroft I., Tuck C. Reducing porosity in AlSi10Mg parts processed by selective laser melting. Additive Manufacturing. 2014. 1-4. 77-S6.
3. Norlko Read, Wei Wang, Khamls Essa. Selective laser melting of AlSi10Mg alloy: Process optimisation and mechanical properties development // Materials and Design. 2015. Vol. 65. 417-424.
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ В ПРОЦЕССЕ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ СПЛАВА Т1-6А!-^, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ
Соколов П.Ю., Кошмин А.Н.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия
sokolov@misis.ru
Аддитивные технологии получили широкое распространение в различных областях промышленности, в том числе в авиастроении [1-3]. Производство крупногабаритных деталей сложной формы возможно с использованием метода прямого лазерного выращивания (ПЛВ), который заключается в непосредственной подачи газопорошковой струи в область построения изделия. Такой способ позволяет сократить время изготовления заготовки, значительно уменьшить её массу, и тем самым снизить объём последующей механической обработки. Однако, механические свойства выращенной детали могут быть ниже требуемых, за счёт присутствия дефектов в виде пор. Наиболее распространённым способом устранения таких дефектов является горячее изостатическое прессование (ГИП), использование которого ограничено размерами камеры
