CC BY
14Рисунок 1 - Металлографический шлиф выращенного образца до травления (х50).
В готовом образце зерно металла переходит из одного трека в другой, из чего можно сделать вывод неразрывности слоев выращенного образца, на Рисунке 2 (б) изображен поперечный разрез образца, на котором видны слои и границы зерен.
а) б)
Рисунок 2 - Микроструктура выращенного образца (а) (х2000); (б) (хЮО).
Таким образом, в ходе исследований установлено, что при выращивании изделий методом прямого лазерного сплавления из порошка титанового сплава Ti-6AI-4V образуется однородная микроструктура (а+р) сплава мартенситного типа с низким значением пористости (не более 0,2%) и переходом границ зерен из одного трека в другой.
1. Benedetti М., Torresani Е., Leoni М., Fontanari V., Bandini М., Pederzolli С., Po-trich С. The effect of post-sintering treatments on the fatigue and biological behavior of Ti-6AI-4V ELI parts made by selective laser melting. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2017. 71. 295-306.
2. Baitimerov R.M. et al. Influence of Heat Treatment on Microstructure and Mechanical Properties of Selective Laser Melted TiAI6V4 Alloy. Solid State Phenomena. 284. 2018. 615- 620.
3. Быков B.A. Восстановление изношенной поверхности шеек прокатных валков методом прямого лазерного сплавления. MAGNITOGORSK ROLLING PRACTICE 2019 Материалы IV международной молодежной научно-практической конференции. 2019. 120-122.
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ Зй-ПЕЧАТИ К СРЕДНЕЭНТРОПИЙНОМУ СПЛАВУ CRFECONI
Кузьминова Ю.О., Евлашин С.А., Фирсов Д.Г.
Сколковский институт науки и технологий «Сколтех», Москва, Россия yulia. kuzminova@skoltech.ru
Многокомпонентные сплавы, также известные как средне- и высокоэнтропийные сплавы, представляют собой новый класс материалов, свойствами которых можно управлять, изменяя их элементный состав [1, 2]. Сплав Cr-Fe-Co-Ni обладает улучшенными механическими свойствами, что делает его перспективным для использования в широких диапазонах температур [3].
В данной работе исследовались структура и механические свойства сплава Cr-Fe-Co-Ni, изготовленного методом ЗО-печати с помощью технологии селективного лазерного плавления. В результате было проанализировано влияние параметров печати на получаемые структурные и механические характеристики.
Образцы, напечатанные при 150 Вт и 600 мм/с мощности и скорости лазера, продемонстрировали наименьшую пористость и высокие значения микротвёрдости. В диапазоне температур -150°С-300°С предел
текучести 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.
