Структура та властивості матеріалу зразків, вирощених методом селективного лазерного сплавлення з порошку сплава In718 після гарячого ізостататичного пресування та наступної термообробки

Анотація

АТ «Мотор Січ», (Запоріжжя, Україна)
*Національний університет «Запорізька політехніка» (Запоріжжя, Україна)

Надійшла 10.01.2022

УДК 669.24.002.8:621.01

Проведено дослідження структури та властивостей матеріалу зразків, виготовлених зі сплаву IN718 методом селективного лазерного сплавлення в різних напрямках з порошку, отриманого методом відцентрового розпилення IN718 після гарячого ізостатичного пресування та подальшої термообробки. Встановлено, що проведення термообробки та гарячого ізостатичного пресування сприяє підвищенню та стабілізації властивостей міцності. Після проведення операції гарячого ізостатичного пресування та подальшої термообробки спостерігається підвищення пластичних характеристик матеріалу та модуля Юнга (Е). При цьому механічні властивості зразків зі сплаву IN718 (як вертикальних, так і горизонтальних), випробуваних при 20 0С, значно перевищують властивості сплаву ЕП718ВД (ІД). Матеріал зразків до проведення операції гарячого ізостатичного пресування (як у горизонтальних, так і вертикальних) характеризується наявністю мікропористості з розміром пор до ~10 мкм, а також локальних несуцільностей на межі розділу зі сферичними частинками. Крім того, у зразках є оксидні включення розміром до ~15 мкм горизонтальних зразках та до ~30 мкм - у вертикальних. Проведення операції гарячого ізостатичного пресування з подальшою термообробкою сприяє практично повному «заліковуванню» пор та мікронесуцільностей, зосереджених у внутрішніх об’ємах металу. При цьому в зонах «заліковування» виявлено глобулярні та (або) плівкові оксиди. Мікроструктура матеріалу досліджених зразків, виготовлених методом селективного лазерного сплавлення після термообробки, а також після проведення операції гарячого ізостатичного пресування та подальшої термообробки за вказаними режимами характерна для сплаву IN718 в нормально термообробленому стані. Термічна обробка сприяє отриманню більш однорідної структури за рахунок вирівнювання хімічного складу між зонами пошарового сплавлення. Металографічними дослідженнями зразків зі сплаву IN718 встановлено, що при підвищенні температури короткочасних механічних випробувань до 700 0С відбувається деяке огрубіння структури внаслідок коагуляції інтерметалідних фаз, що явно призвело до деякого зниження, в основному, характеристик міцності.

Список літератури

1 Шалин, Р. Е., Светлов, И. Л., Качанов, Е. Б. и др. Монокристаллы никелевых жаропрочных сплавов. М.: Машиностроение, 1997. 336 с.
2 Ильин, А. А., Гаранин, С. В., Кошкин, В. В., Филатов, А. А. Опыт использования технологии прототипирования для изготовления деталей авиационных агрегатов. Литейное производство. 2007. № 6. С. 39–41.
3 Балака, Е. В. Основные факторы влияния на процесс формообразования деталей с помощью технологий послойного выращивания (Rapid Prototyping). Високi технологii в машинобудуваннi: зб. наук. праць. Харкiв: НТУ «ХПI». 2011. Вип. 1 (21). С. 29–36.
4 Gnatenko, M. et al. Detecting the influence of heat sources on material properties when prodaction aviation parts by a direct energy deposition method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. № 1 (12). 49–55.
5 Hohmann, M., Brooks, G., Spiegelhauer, C. Production methods and applications for highquaIity metaI powders and sprayformed product. Produktions methoden und Anwendungen fur qualitativ hochwertige Metallpulver und spruhkompaktierte Halbzeuge. Stahl und Eisen, 125 (2005). № 4. 125 p.
6 Tsantrizos, P. G. et. al. Method of production of metal and ceramic powders by plasma atomization. Pat. US № 5707419, date of issue: 13 Jan1998.
7 Зленко, М.А., Нагайцев, М.В., Довбыш, В.М. Аддитивные технологии в машиностроении. Пособие для инженеров. М.: ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», 2015. 220 с.
8 Yasa E. et al. The investigation of the influence of laser remelting on density, surface quality and microstructure of selective laser melting parts. Rapid Prototyping Journal. 2011. Vol. 17. Iss: 5. Р. 312 –327.
9 Клочихин, В. В., Рудь, Н. Д., Наумик, В. В., Чигилейчик, Е. В. Влияние вектора сплавления порошка на свойства образцов, изготовленных по аддитивной технологии. Технологические системы. 2017. № 3. С. 70–81.
10 Клочихін, В.В., Касай, П. О., Балушок, К. Б., Шило, В. Г., Наумик В. В. Дослідження якості матеріалу зразків, отриманих методом селективного лазерного сплавлення (SLM) з порошку сплаву IN718. Процеси лиття. 2021. № 2 (14413), С. 13–23.
11 Авиационные материалы [Teкст]: справочник / Под ред. Р.Е. Шалина. 6-е изд., перераб. и доп. М.: ОНТИ, 1989. С. 182–193.
12 Симс, Ч. Жаропрочные сплавы [Teкст] / Ч. Симс, В. Хагель. М.: Металлургия, 1976. С. 107–137.