doi:
УДК: 538.975

ВЛИЯНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО НАГРЕВА НА СТРУКТУРНО–ФАЗОВЫЙ СОСТАВ НИКЕЛЕВОГО СУПЕРСПЛАВА, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ

Гулов М. А., Шультяев В. Б.
Язык статьи: русский

Аннотация

Исследован процесс наплавки покрытия высотой до 2.5 мм из никелевого сплава Inconel 718 методом прямого лазерного выращивания. Изучено влияние дополнительного нагрева подложки в процессе наплавки до температуры 500 градусов Цельсия с по мощью резистивного модуля на структурный и фазовый состав формируемого материала. Показано, что дополнительный нагрев способствует увеличению размера зерен, изменению их формы и направления роста. С использованием электронной микроскопии исследована микроструктура образцов и проведено исследование распределения легирующих элементов внутри и на границах зерен в зависимости от температуры дополнительного нагрева подложки. С использованием синхротронного излучения установлено, что дополнительный нагрев образца приводит к более интенсивному формированию упрочняющей фазы (Nb3 Al) и фаз Лавеса со стехиометрией (Ni, Cr, Fe)2 (Nb, Mo, Ti). Измерены такие механические свойства по лученных образцов, как микротвердость, износостойкость, коэффициент трения. Получены данные о том, что более высокая температура подложки приводит к более интенсивному перемешиванию материала подложки и наплавленного мате риала и снижению микротвердости в нижних слоях покрытия без значительного влияния на микротвердость верхней части покрытия. Дополнительный нагрев подложки способствовал увеличению износостойкости полученного покрытия на 27 %. Ключевые слова: прямое лазерное выращивание, суперсплав, фазовый состав, Inconel 718, температурный градиент, кристаллизация, фазы Лавеса, износостойкость

Список литературы

1. Li N. et al. Progress in additive manufacturing on new materials: A review // J. Mater. Sci. Technol. The editorial office of Journal of Materials Science & Technology, 2019. Vol. 35. № 2. P. 242–269.
2. Kanishka K., Acherjee B. A systematic review of additive manufacturing–based remanufacturing techniques for component repair and restoration // J. Manuf. Process. Elsevier Ltd, 2023. Vol. 89. January. P. 220–283.
3. Pratheesh Kumar S. et al. A review on properties of Inconel 625 and Inconel 718 fabricated using direct energy deposition // Mater. Today Proc. Elsevier Ltd, 2021. Vol. 46. P. 7892–7906.
4. Wang Z. et al. The microstructure and mechanical properties of deposited–IN718 by selective laser melting // J. Alloys Compd. Elsevier B.V., 2012. Vol. 513. P. 518–523.
5. Wei Q. et al. Crack Types, Mechanisms, and Suppression Methods during High–energy Beam Additive Manufacturing of Nickel–based Superalloys: A Review // Chinese J. Mech. Eng. Addit. Manuf. Front. Elsevier Ltd, 2022. Vol. 1. № 4. P. 100055.
6. Van Sluytman J.S., Pollock T.M. Optimal precipitate shapes in nickel–base γ–γ′ Alloys // Acta Mater. Acta Materialia Inc., 2012. Vol. 60. № 4. P. 1771–1783.
7. Mignanelli P.M. et al. Gamma–gamma prime–gamma double prime dual–superlattice superalloys // Scr. Mater. Acta Materialia Inc., 2017. Vol. 136. P. 136–140.
8. Turichin G.A. et al. Comparative analysis of the gamma prime phase formation in nickel alloys in additive manufacturing // Procedia CIRP. Elsevier B.V., 2020. Vol. 94. March. P. 320–323.
9. Zhou S. et al. Utilizing carbon nanotubes in ceramic particle reinforced MMC coatings deposited by laser cladding with Inconel 625 wire // J. Mater. Res. Technol. 2021. Vol. 13. P. 2026–2042.
10. Pröbstle M. et al. Superior creep strength of a nickel–based superalloy produced by selective laser melting // Mater. Sci. Eng. A. Elsevier, 2016. Vol. 674. P. 299–307.
11. Piminov P.A. et al. Synchrotron Radiation Research and Application at VEPP–4 // Physics Procedia. Elsevier B.V., 2016. Vol. 84. P. 19–26.
12. Ancharov A.I. et al. New station at the 4th beamline of the VEPP–3 storage ring // Nucl. Instruments Methods Phys. Res. Sect. A Accel. Spectrometers, Detect. Assoc. Equip. North–Holland, 2001. Vol. 470. № 1–2. P. 80–83.
13. Quirós M. et al. Using SMILES strings for the description of chemical connectivity in the Crystallography Open Database // J. Cheminform. Springer, 2018. Vol. 10. № 1.