Исследование режимов изостатического прессования образцов, изготавливаемых методом SLM, для производства новых компонентов корпуса камеры сгорания

Машиностроение и машиноведение

Технология машиностроения

2021. Т. 28. № 1. С. 161-174.

DOI: 10.34759/vst-2021-1-161-174

Авторы

Расулов З. Н.1*, Калугина М. С.1**, Ремшев Е. Ю.1***, Афимьин Г. О.1****, Аветисян А. Р.2*****, Елфимов П. В.2******

1. Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» имени Д.Ф. Устинова, ул. 1-я Красноармейская, 1, Санкт-Петербург, 190005, Россия
2. АЭРО, 196105, Россия, Санкт-Петербург, Сызранская ул., 16а, пом. 22н

*e-mail: tankaevz@mail.ru
**e-mail: mash-kalugin@yandex.ru
***e-mail: Remshev@mail.ru
****e-mail: grisha.afimin@mail.ru
*****e-mail: Labmetcontrol@inbox.ru
******e-mail: Labmetcontrol@inbox.ru

Аннотация

Представлены результаты исследования влияния холодного изостатического прессования образцов из высокохромистых жаропрочных сплавов, полученных методом селективного лазерного плавления металлических порошков, на размер, количество пор и структуру сплавов. В результате, применение холодного изостатического прессования способствует значительному уменьшению количества пор (~2 раза), а также размера пор в материалах, полученных по технологии селективного лазерного плавления (SLM). При использовании рассматриваемой технологии выявлено поверхностное упрочнение при комнатной температуре деформации SLM-сплава 316L.

Ключевые слова:

селективное лазерное сплавление, аддитивное производство, холодное изостатическое прессование, горячее изостатическое прессование, высокохромистые жаропрочные сплавы

Библиографический список

  1. Климов В.Г., Никитин В.И., Никитин К.В., Жаткин С.С., Когтева А.В. Применение износостойких естественных композитов в технологии ремонта и модифицирования лопаток ротора газотурбинных двигателей // Вестник Московского авиационного института. 2019. Т. 26. № 1. С. 251-266.

  2. Елистратова А.А., Коршакевич И.С., Тихоненко Д.В. Использование технологии 3D-печати в авиастроении // Решетневские чтения. 2014. № 2. С. 244-246.

  3. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1(34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33

  4. 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. URL: http://www.viam-works.ru/plugins/content/journal/uploads/articles/pdf/772.pdf DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-2-2-2

  5. Евгенов А.Г., Рогалев А.М., Карачевцев Ф.Н., Мазалов И.С. Влияние горячего изостатического прессования и термической обработки на свойства сплава ЭП648, синтезированного методом селективного лазерного сплавления // Технология машиностроения. 2015. № 9. С. 11–16.

  6. Smith G.D., Patel S.J. The role of niobium in wrought precipitation-hardened nickel-base alloys // Source of the Document Proceedings of the International Symposium on Superalloys and Various Derivatives. 2005, рр. 135–154.

  7. Hong J.K., Park J.H., Park N.K. et al. Microstructures and mechanical properties of Inconel 718 welds by CO2 laser welding // Journal of Materials Processing Technology. 2008. Vol. 201. No. 1–3, pp. 515–520. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2007.11.224

  8. Chang L., Sun W., Cui Y. et al. Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of the hot-isostatic-pressed Inconel 718 powder compact // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 590, pp. 227–232. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.12.107

  9. Amato K.N., Gaytan S.M., Mur L.E. et al. Microstructures and mechanical behavior of Inconel 718 fabricated by selective laser melting // Acta Materialia. 2012. Vol. 60. No. 5, pp. 2229–2239. DOI: 10.1016/j.actamat.2011.12.032

  10. Jia Q., Gu D. Selective laser melting additive manufacturing of Inconel 718 superalloy parts: Densification, microstructure and properties // Journal of Alloys and Compounds. 2014. Vol. 585, pp. 713–721. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.09.171

  11. Liu F., Lin X., Huang Ch. et al. The effect of laser scanning path on microstructures and mechanical properties of laser solid formed nickel-base superalloy Inconel 718 // Journal of Alloys and Compounds. 2011. Vol. 509. No. 13, pp. 4505–4509. DOI: 10.1016/j.jallcom.2010.11.176

  12. Lambarri J., Leunda J., Navas V.G. et al. Microstructural and tensile characterization of Inconel 718 laser coatings for aeronautic components // Optics and Lasers in Engineering. 2013. Vol. 51. No. 7, pp. 813–821. DOI: 10.1016/j.optlaseng.2013.01.011

  13. Суфияров В.Ш., Попович А.А., Борисов Е.В., Полозов И.А. Селективное лазерное плавление жаропрочного никелевого сплава // Цветные металлы. 2015. № 1(865). С. 79–84.

  14. Грязнов М.Ю., Шотин С.В., Чувильдеев В.Н. Эффект мезоструктурного упрочнения стали 316L при послойном лазерном сплавлении // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2012. № 5(1). С. 43-50.

  15. Casati R., Lemke J.N., Alarcon A.Z., Vedani M. Aging behavior of high-strength al alloy 2618 produced by selective laser melting // Metallurgical and materials transactions A. 2016. Vol. 48, pp. 575–579. DOI: 10.1007/s11661-016-3883-y

  16. Sun S., Zheng L., Liu Y. et al. Characterization of Al—Fe—V—Si heat-resistant aluminum alloy components fabricated by selective laser melting // Materials Research Society. 2015. Vol. 30. No. 10, pp. 1661-1669. DOI: 10.1557/jmr.2015.110

  17. Zhang H., Zhu H., Nie X. et al. Fabrication and heat treatment of high strength Al—Cu—Mg alloy processed using selective laser melting // SPIE LASE, 2016 (San Francisco, California, United States). Vol. 9738: Laser 3D Manufacturing III, 97380X. 2016. DOI:10.1117/12.2211362

  18. Spierings A.B., Dawson K., Heeling T. et al. Microstructural features of Sc- and Zr-modified Al—Mg alloys processed by selective laser melting // Materials and Design. 2017. Vol. 115, pp. 52–63. DOI: 10.1016/j.matdes.2016.11.040

  19. Montero-Sistiaga M.L., Mertens R., Vrancken B. et al. Changing the alloy composition of Al7075 for better processability by selective laser melting // Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 238, pp. 437–445. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2016.08.003

  20. Aboulkhai N.T., Maskery I., Tuck C. et al. The microstructure and mechanical properties of selectively laser melted AlSi10Mg: The effect of a conventional T6-like heat treatment // Materials Science & Engineering: A. 2016. Vol. 667, pp. 139–146. DOI: 10.1016/j.msea.2016.04.092

  21. Maskery I., Aboulkhair N.T., Aremu A.O. A mechanical property evaluation of graded density Al—Si10—Mg lattice structures manufactured by selective laser melting // Materials Science & Engineering: A. 2016. Vol. 670, pp. 264–274. DOI: 10.1016/j.msea. 2016.06.013

  22. Reschetnik W., Bruggemann J.-P., Aydinoz M.E. et al. Fatigue crack growth behavior and mechanical properties of additively processed EN AW-7075 aluminium alloy // Procedia Structural Integrity. 2016. Vol. 2, pp. 3040–3048. DOI: 10.1016/j.prostr.2016.06.380

  23. Tang M., Pistorius P.C. Anisotropic Mechanical Behavior of AlSi10Mg Parts Produced by Selective Laser Melting // Journal of Metals. 2017. Vol. 69. No. 3, pp. 516–522. DOI: 10.1007/s11837-016-2230-5

  24. Rosenthal I., Stern A., Frage N. Strain rate sensitivity and fracture mechanism of AlSi10Mg parts produced by selective laser melting // Materials Science & Engineering: A. 2017. Vol. 682, pp. 509–517. DOI: 10.1016/j.msea.2016.11.070

  25. Read N., Wang W., Essa K., Attallah M.M. Selective laser melting of AlSi10Mg alloy: Process optimisation and mechanical properties development // Materials and Design. 2015. Vol. 65, pp. 417–424. DOI: 10.1016/j.matdes.2014.09.044

  26. Maskery I., Aboulkhair N.T., Corfield M.R. et al. Quantification and characterisation of porosity in selectively laser melted Al—Si10—Mg using X-ray computed tomography // Materials Characterization. 2016. Vol. 111, pp. 193–204. DOI: 10.1016/j.matchar.2015.12.001

  27. Рябов Д.К., Антипов В.В., Королев В.А., Медведев П.Н. Влияние технологических факторов на структуру и свойства силумина, полученного с использованием технологии селективного лазерного синтеза // Авиационные материалы и технологии. 2016. № S1(43). С. 44–51. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-S1-44-51

  28. Гиршов В.Л., Котов С.А., Цеменко В.Н. Современные технологии в порошковой металлургии: Учеб. пособие. — СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2010. — 385 с.

  29. Либенсон Г.А., Лопатин В.Ю., Комарницкий Г.В Процессы порошковой металлургии: Учеб. пособие: В 2 т. — Т.2. Формование и спекание. — М.: МИСИС, 2002. — 320 с.

  30. German R.M. Powder Metallurgy & Particulate Materials Processing. — Metal Powder Industry, 2005. — 528 p.

  31. Агеев С.В., Гиршов В.Л. Горячее изостатическое прессование металлических порошков. URL: http://www.ito-news.ru/archive/2015/1508_28_ageev.pdf

  32. Суфияров В.Ш., Попович А.А., Борисов Е.В., Полозов И.А. Селективное лазерное плавление жаропрочного никелевого сплава // Цветные металлы. 2015. № 1(865). С. 79-84.

  33. Семенов А.Б., Гавриленко А.Э., Семенов Б.И. Литейные технологии нового поколения, их освоение и развитие в России. Ч. 1. У истоков новой технологической парадигмы // Технология металлов. 2016. № 4. С. 13–25.

  34. Золоторевский В.С. Механические свойства металлов. — 2-е изд. — М.: Металлургия, 1983. — 350 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024