CC BY
18ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ ПРИ СЕЛЕКТИВНОМ
ЛАЗЕРНОМ ПЛАВЛЕНИИ
Сапрыкин А.А., Шаркеев Ю.П., Ибрагимов Е.А., Сапрыкина Н.А., Химич М.А. Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского Томского политехнического
университета, Юрга, Россия Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, Россия Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия [email protected], [email protected], nat anat [email protected], khimich@ispms. tsc.ru
Использование метода селективного лазерного плавления (СЛП) во многих случаях является единственной альтернативой традиционным методам изготовления деталей особо сложной формы литьем или на станках с числовым программным управлением. В связи с этим развитие метода СЛП является особенно перспективным в производстве уникальной машиностроительной продукции, а также индивидуальных медицинских имплантатов и эндопротезов. Кроме того, данный метод позволяет получать изделия с заданной структурой и пористостью, что является важным в некоторых приложениях [8,9].
СЛП является технологией, позволяющей получать не только форму изделия, но и одновременно формировать металлический сплав необходимого химического состава. Один из вариантов — это способ смешивания исходных порошков в необходимой пропорции и последующее их совместное расплавление под действием лазерного излучения. Однако существуют определенные сложности с получением сплавов, которые содержат компоненты, значительно отличающиеся по своим теплофизическим и механическим свойствам. Например, получение низкомодульного сплава системы Ti-Nb из простой механической смеси соответствующих порошков представляет определенную трудность [11]. Во-первых, у них значительно отличается плотность, что приводит к сегрегации частиц при нанесении слоя порошка. Во-вторых, температура плавления приводит к неполному расплавлению ниобия [1,2,4,5,6]. Эти же сложности возникают при получении высокопрочных сплавов системы Co-Cr-Mo. Решением проблемы может являться предварительная подготовка порошковой смеси методом интенсивного механического легирования на механической мельнице АГО-2С. При механическом легировании происходит равномерное перемешивание компонентов и частично формируется металлический сплав. Получается композитный порошок необходимого состава и нужной фракции [3,7].
Экспериментальные исследования, поведенные на установке селективного лазерного плавления «ВАРИСКАФ-100МВС» показывают, что, при лазерном воздействии на композитный порошок, полученный в процессе механического легирования, происходит более полное расплавление компонентов, образование гомогенного по составу сплава, и формирование однородной мелкоразмерной и наноразмерной структуры изделия [10].
Работа выполнена в рамках проекта Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 1948-700022.
1. Zhuravleva K., Chivu A., Teresiak A., Scudino S., Calin M., Schults L., Eckert J., Gebert A. Porous low modulus Ti40Nb compacts with electrodeposited hydroxyapatite coating for biomedical applications. Materials Science and Engineering. 2013. 33. 2280-2287.
2. Zhuravleva K., Scudino S., Khoshkhoo M.S. Mechanical alloying of в-type Ti-Nb for biomedical applications. Adv. Eng. Mater. 2013. 15. 262-268.
3. Saprykin AA, Ibragimov E.A., Babakova E.V., Yakovlev V.I. Influence of mechanical activation of copper powder on physicomechanical changes in selective laser sintering products. AIP Conf. Proc. 2015. 1683. 020199.
4. Zhuravleva K., Chivu A., Teresiak A., Scudino S., Calin M., Schultz L., Eckert J., Gebert A. Porous Low Modulus Ti40Nb Compacts with Electrodeposited Hydroxyapatite Coating for Biomedical Applications. Mat Sci Eng C-Mater. 2013. 33. 2280-7.
5. Fischera M., Joguetb D., Robina G., Peltierc L., Laheurte P. In situ elaboration of a binary Ti-26Nb alloy by selective laser melting of elemental titanium and niobium mixed powders. Materials Science and Engineering. 2016. 62. 852-859.
6. Schwab H., Prashanth K.G., Loeber L., Kuehn U., Eckert J. Selective Laser Melting of Ti-45Nb Alloy. Metals. 2015. 5. 2. 686-694.
7. Ковалевская Ж.Г., Шаркеев Ю.П., Корчагин М.А., Химич М.А., Ибрагимов Е.А., Сапрыкин А.А., Батаев В.А. Исследование строения порошкового сплава Ti-40Nb, полученного механической активацией. Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты): научно-технический и производственный журнал. 2016. 4 (73). 34-42.
8. Yadroitsev I. Smurov I. Selective laser melting technology: from single laser melted track stability to 3D parts of complex shape. Physics Procedia. Elsevier. 2010. 5. 551-56.
9. Saprykina NA, Saprykin А.А. Engineering support for improving quality of layer-by-layer laser sintering. The 7th International Forum on Strategic Technology. 2012. 129-132.
10. Шаркеев Ю.П., Ерошенко А.Ю., Ковалевская Ж.Г., Сапрыкин А.А., Ибрагимов Е.А., Глухов И.А., Химич М.А., Уваркин П.В., Бабакова Е.В. Структурное и фазовое состояние сплава Ti-Nb при селективном лазерном сплавлении композитного порошка. Известия вузов. Физика. 2016. 59. 3. 99-103.
11. Collings E.W. The physical metallurgy of titanium alloys. Metals Park. American Society for Metals. 1984.
