doi:
УДК: 67.017

ВЛИЯНИЕ МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА ОБРАЗЦОВ ИЗ ЖАРОПРОЧНОГО НИКЕЛЕВОГО СПЛАВА

Балякин А. В., Носова Е. А., Олейник М. А., Злобин Е. П.
Язык статьи: русский

Аннотация

В данной работе изучалась микроструктура и механические свойства образцов из жаропрочного сплава на основе никеля, полученных с использованием процесса прямого подвода энергии и материала LP-DED, известного в России как прямое лазерное выращивание. Мощность лазерного излучения варьировалась от 1200 до 2200 Вт. Было обнаружено, что при низкой мощности лазера происходит более быстрое охлаждение, что приводит к увеличению количества дефектов в структуре образцов. Из возможных значений мощности лазера - 1200, 1400, 1600, 1800, 2000 и 2200 Вт - мощность излучения 2000 Вт привела к получению наилучших механических свойств при растяжении. Также было исследовано влияние термической обработки на микроструктуру, твердость и свойства при растяжении. При исследовании образцов после разрушения было обнаружено, что в изломах образцов, полученных при мощности 1400-1600 Вт, присутствуют дефекты в виде непроплавов и трещин. В изломах образцов, изготовленных при мощности лазера 1200 и 1400 Вт, присутствуют нерасплавленные частицы порошка. На поверхностях излома всех образцов присутствовали ямки и классическая форма чашечки и конуса, указывающие на вязкий механизм разрушения. Было обнаружено, что термическая обработка может полностью гомогенизировать микроструктуру, делая ее более однородной и равноосной, а также увеличивать твердость материала. Термообработка снижает анизотропию свойств и приводит к повышению уровня свойств на растяжение при всех значениях мощности лазера. Исследование предоставляет основу для выбора мощности лазера и понимания его воздействия на жаропрочный сплав, влияния на микроструктуру и механические свойства при комнатной температуре после термической обработки. Ключевые слова: процесс прямого подвода энергии и материала,сплав ЭП648,мощность лазерного излучения,механические свойства при растяжении,термообработка,микроструктура,твердость

Список литературы

1. Орыщенко А.С. Жаростойкие жаропрочные сплавы / М-во образования и науки Российской Федерации, Санкт-Петербургский гос. политехнический ун-т. СПб.: Наука, 2011.
2. Висик Е.М. и др. О некоторых аспектах повышения качества литых турбинных лопаток ГТД из жаропрочных никелевых сплавов // Вопросы материаловедения. 2022. № 4 (108). С. 82–98.
3. Бондаренко Ю.А. Тенденции развития высокотемпературных металлических материалов и технологий при создании современных авиационных газотурбинных двигателей // Авиационные материалы и технологии. 2019. № 2 (55). С. 3–11.
4. Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Оспенникова О.Г., Семенов Б.И., Семенов А.Б., Королев В.А. Металлопорошковые композиции жаропрочного сплава ЭП648 производства ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ в технологиях селективного лазерного сплавления, лазерной газопорошковой наплавки и высокоточного литья полимеров, наполненных металлическими порошками // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. № 9 (678). С. 62–80.
5. Евгенов А.Г. и др. Исследование свойств сплава ЭП648, полученного методом селективного лазерного сплавления металлических порошков // Труды ВИАМ. 2015. № 2. С. 6–13.
6. Евгенов А.Г., Горбовец М.А., Прагер С.М. Структура и механические свойства жаропрочных сплавов ВЖ159 и ЭП648, полученных методом селективного лазерного сплавления // Авиационные материалы и технологии. 2016. № S1 (43). С. 8–15. DOI: 10.18577/2071-9140-2016-0-S1-8-15.
7. Балякин А.В. и др. Обзор гибридного аддитивного производства металлических деталей // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2022. Т. 21. № 2. С. 48–64.
8. Балякин А.В. и др. Применение прямого лазерного сплавления металлических порошков из жаропрочных сплавов в двигателестроении // Вестник Московского авиационного института. 2021. Т. 28. № 3. С. 202–217.
9. Мешков А.А. Оптимизация режимов прямого лазерного сплавления на роботизированных установках для производства изделий энергетического машиностроения // Союз машиностроителей России. Национальная научно-техническая конференция. М.: Издательский дом «Камертон», 2023. № 1. С. 58–62.
10. Климов В.С., Карягин Д.А., Ерохин П.А. Освоение технологии производства гранул жаропрочного никелевого сплава ЭП648 и их применение в аддитивном производстве // Технология легких сплавов. 2022. № 3. С. 49–55.
11. Финогеев Д.Ю., Войко А.В. Влияние процессов селективного лазерного плавления на структуру жаропрочного сплава ЭП648 // Перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении. 2022. С. 203–206.
12. Елисеев Ю.С. и др. Применение аддитивной технологии селективного лазерного сплавления в конструкции малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинной установки // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2019. Т. 18. № 1. С. 174–183.
13. Соколов П.Ю., Кошмин А.Н. Особенности формирования механических свойств в процессе пластической деформации сплава Ti-6Al-4V, полученного методом прямого лазерного выращивания // Аддитивные технологии в цифровом производстве. Металлы, сплавы, композиты. 2019. № 1. С. 40–41.
14. Коробейников Д.А. и др. Структурные особенности титанового сплава ВТ6, синтезированного методом прямого лазерного выращивания // Институт лазерных и плазменных технологий МИФИ. 2019. С. 103.
15. Татару А.С., Петровский П.В., Куминова Я.В. Исследование влияния технологических условий процесса прямого лазерного выращивания на механические свойства // Аддитивные технологии в цифровом производстве. Металлы, сплавы, композиты. 2019. № 1. С. 19.
16. Холопов А.А., Мельникова М.А., Мианджи З. Повышение качества поверхности тонкостенных деталей, изготовленных методом КЛП // Аддитивные технологии в цифровом производстве. Металлы, сплавы, композиты. 2019. № 1. С. 19–20.
17. Хакимов А.М., Жаткин С.С., Щедрин Е.Ю. Исследование структуры и свойств деталей из жаропрочных и нержавеющих сплавов, полученных технологией прямого лазерного выращивания // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2020. Т. 22. № 2. С. 59–66.
18. Иванов С.Ю. и др. Анализ напряженно деформированного состояния стенки из титанового сплава ВТ, полученной методом прямого лазерного выращивания // Фотоника. 2019. Т. 13. № 7. С. 634–640.
19. Носова Е.А., Балякин А.В., Олейник М.А. Исследование влияния отжига на микроструктуру и твердость сплава ЭП648 после прямого лазерного выращивания: 10.25712/ASTU. 1811-1416.2023. 01.014 // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2023. Т. 20. № 1. С. 115–122.
20. Балякин А.В. Влияние термической обработки на структуру и свойства заготовок из жаропрочных никелевых сплавов, полученных по аддитивным технологиям / А.В. Балякин, Е.А. Носова, М.А. Олейник // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 3. С. 209–219.
21. Технология термообработки сварного ротора ГТД из жаропрочного сплава. Особенности технологического процесса / А.В. Мендохов, Е.В. Родин, А.В. Кошелев, А.И. Евдокимов // Насосы. Турбины. Системы. 2020. № 4 (37). С. 63–68.
22. Римша П.Б. Разработка системы автоматического нагрева и охлаждения при проведении термической обработки дисков газотурбинных двигателей / П.Б. Римша, А.О. Толоконский // Вестник Национального исследовательского ядерного университета МИФИ. 2021. Т. 10. № 5. С. 448–458. http://doi.org/10.1134/S2304487X21050084.
23. Особенности формирования структурно-фазового состояния сплава ЭП648 при селективном лазерном сплавлении / О.Г. Оспенникова, С.А. Наприенко, П.Н. Медведев и др. // Труды ВИАМ. 2021. № 8 (102). С. 3–11. http://doi.org/10.18577/2307-6046-2021-0-8-3-11.
24. Басков Ф.А. и др. Структура и свойства жаропрочного никелевого сплава ЭП741НП, полученного методом селективного лазерного сплавления // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2021. Т. 27. № 2. С. 66–67.
25. Прагер С.М. Исследование механических свойств и структуры образцов, полученных методом селективного лазерного сплавления (СЛС) из сплава ВЖ159 / С.М. Прагер, Т.В. Солодова, О.Ю. Татаренко // Труды ВИАМ. 2017. № 11 (59). С. 1. http://doi.org/10.18577/2307-6046-2017-0-11-1-1.