doi:
УДК: 629.791.725:669.715

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УПРОЧНЯЮЩЕЙ КЕРАМИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ ZRN НА МИКРОСТРУКТУРУ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПЛАВА ALSI10MG, ИЗГОТОВЛЕННОГО МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ

Федоренко Л. В., Зотов Б. О., Егоров В. Ю., Чернышихин С. В.
Язык статьи: русский

Аннотация

В данной работе были изготовлены три композиции порошка путем смешивания в планетарной шаровой мельнице: AlSi10Mg и 5, 10, 15 масс. % ZrN. Полученный алюмоматричный композиционный порошок использовался для изготовления образцов методом селективного лазерного плавления (СЛП). Путем варьирования технологических параметров процесса СЛП (мощность, скорость сканирования лазера и др.) были построены зависимости объемной плотности энергии от относительной плотности образцов композитов с содержанием упрочняющей добавки от 5 до 15 масс. % ZrN. На основании металлографического анализа было выбрано оптимальное технологическое окно для синтеза композита AlSi10Mg-ZrN. Показано, что при объемной плотности энергии в диапазоне 75-130 Дж/мм3 образцы имели содержание дефектов не более 0,1 %. Также были изготовлены образцы для механических испытаний по типу одноосного растяжения как из исходного сплава AlSi10Mg, так и из композиционного порошка AlSi10Mg-ZrN 10 масс. %. В результате упрочнения алюминиевой матрицы керамическими частицами продемонстрировано увеличение предела прочности с 400 до 430 МПа. Ключевые слова: селективное лазерное плавление, алюмоматричные композиционные материалы, алюминиевые сплавы, аддитивные технологии

Список литературы

1. Wu J. et al. Microstructure and strength of selectively laser melted AlSi10Mg // Acta Mater. Elsevier Ltd, 2016. Vol. 117. P. 311–320.
2. Li S.S. et al. Development and applications of aluminum alloys for aerospace industry // Journal of Materials Research and Technology. Elsevier Editora Ltda, 2023. Vol. 27. P. 944–983.
3. Zhang J. et al. A review of selective laser melting of aluminum alloys: Processing, microstructure, property and developing trends // Journal of Materials Science and Technology. Chinese Society of Metals, 2019. Vol. 35. № 2. P. 270–284.
4. Liu G. et al. Fabrication and characterization of SiC/Al composites prepared by laser powder bed fusion (LPBF) combined with vacuum pressure infiltration // Mater Des. Elsevier Ltd, 2023. Vol. 236.
5. Kang C. et al. Influence of SiC particles on the microstructure and mechanical behaviors of AlMgScZr alloy processed by laser powder bed fusion // Materials Science and Engineering: A. Elsevier Ltd, 2024. Vol. 910.
6. Wang P. et al. A review of particulate–reinforced aluminum matrix composites fabricated by selective laser melting // Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition). Nonferrous Metals Society of China, 2020. Vol. 30. № 8. P. 2001–2034.
7. Parsons E.M., Shaik S.Z. Additive manufacturing of aluminum metal matrix composites: Mechanical alloying of composite powders and single track consolidation with laser powder bed fusion // Addit Manuf. Elsevier B.V., 2022. Vol. 50.
8. Esguerra–Arce J. et al. Feasibility of using ground Al–Al2O3 composite powders in laser powder bed fusion // Powder Technol. Elsevier B.V., 2024. Vol. 445.
9. Ghazanlou S.I. et al. Improving the properties of an Al matrix composite fabricated by laser powder bed fusion using graphene–TiO2 nanohybrid // J Alloys Compd. Elsevier Ltd, 2023. Vol. 938.