ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СПЕЦИАЛЬНЫХ ПОРОШКОВ И МАТЕРИАЛОВ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЛАВЛЕНИЯ

Приводятся результаты исследования характеристик специальных порошков металлических сплавов и материалов, полученных из этих порошков методом селективного лазерного сплавления (SLM), в том числе данные сравнительного анализа характеристик порошков, изготовленных по технологии VIGA с использованием установки вакуумной индукционной плавки. Отмечается важность проведения комплекса исследований, включающего не только статистическую оценку распределения частиц порошков по размерам (предпочтительно методом дифракции лазерного излучения), но и анализ изображений, который позволяет получать информацию о форме частиц, определяющей текучесть порошков. Показано, что распределение по размерам и фактор формы порошков никелевых жаропрочных сплавов и нержавеющей стали, полученных в Институте порошковой металлургии НАН Беларуси, находятся на уровне лучших зарубежных аналогов. Рассмотрено влияние химического состава порошков на механические свойства образцов, изготовленных методом SLM. Наличие кислорода и нежелательных примесей, как правило, приводит к снижению прочности и относительного удлинения формируемых образцов. Отмечается, что данный метод предоставляет исключительно широкие возможности для формирования сложных геометрических структур с близкой к теоретической плотностью. Последующая термическая или термомеханическая обработка позволяет снимать напряжения, возникающие в процессе SLM, доуплотнять изделия (при необходимости) и регулировать их структуру и свойства. Показана перспективность применения метода дифракции обратно-рассеянных электронов (ДОЭ) для анализа эволюции структуры материалов в процессе SLM и последующей обработки. Отмечается, что изделия, полученные методом SLM из порошков специальных сплавов, демонстрируют механические свойства на уровне, а в ряде случаев превышающие свойства этих сплавов, полученных традиционными и другими аддитивными технологиями.

специальные порошки, аддитивные технологии, текучесть порошков, селективное лазерное сплавление

1. Ильющенко, А. Ф. Современное состояние порошковой металлургии в Западной Европе: тенденции и перспективы / А. Ф. Ильющенко, В. В. Савич // Порошковая металлургия: сб. науч. тр. – Минск, 2015. – Вып. 38. – С. 7–18.

2. Ильющенко, А. Ф. Эффективный инструмент современного машиностроения / А. Ф. Ильющенко // Наука и инновации. – 2016. – № 2. – С. 16–21.

3. Ильющенко, А. Ф. Порошковая металлургия – одна из первых аддитивных технологий / А. Ф. Ильющенко, В. В. Савич // Аддитивные технологии, материал и конструкции: материалы науч.-техн. конф., Гродно, 6–10 октября 2016 г. / Нац. акад. наук Беларуси [и др.]; редкол.: А. И. Свириденок (гл. ред.) [и др.]. – Гродно: ГрГУ, 2016. – С. 20–30.

4. Ильющенко, А. Ф. Аддитивные технологии и перспективы их развития в ГНУ «Институт порошковой металлургии» / А. Ф. Ильющенко // Сб. докл. Междунар. науч.-практ. симп. Минск, 24 мая 2017 г. / Нац. акад. наук Беларуси; редкол.: А. Ф. Ильющенко (гл. ред.) [и др.]. – Минск: Беларус. навука, 2017. – С. 51–65.

5. Dawes, J. Introduction to the additive manufacturing powder metallurgy supply chain / J. Dawes, R. Bowerman, R. Trepleton // Johnson Matthey Technol. Rev. – 2015. – Vol. 59, № 3. – P. 243–256. https://doi.org/10.1595/205651315x688686

6. Kippax, P. Size and shape optimisation of metal powders for additive manufacturing / P. Kippax, R. Deffley // Metal Additive Manufacturing. – 2015. – Vol. 1, № 3. – P. 75–78.

7. Hoeges, S. Additive manufacturing using water atomised steel powders / S. Hoeges, A. Zwiren, C. Schade // Metal Power Report. – 2017. – Vol. 72, iss. 2. – P. 111–117. https://doi.org/10.1016/j.mprp.2017.01.004

8. Heat treatment of Ti6Al4V produced by Selective Laser Melting: Microstructure and mechanical properties / B. Vrancken [et al.] // J. of Alloys and Compounds. – 2012. – Vol. 541. – P. 177–185. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.07.022

9. Hot isostatic pressing of IN718 components manufactured by selective laser melting / W. Tillmann [et al.] // Additive Manufacturing. – 2017. – Vol. 13. – P. 93–102. https://doi.org/10.1016/j.addma.2016.11.006

10. Hegab, H. A. Design for additive manufacturing of composite materials and potential alloys / H. A. Hegab // Manufacturing Rev. – 2016. – Vol. 3. – P. 1–17. https://doi.org/10.1051/mfreview/2016010

11. Singh, S. Material issues in additive manufacturing: A review / S. Singh, S. Ramakrishna, R. Singh // J. of Manufacturing Processes. – 2017. – Vol. 25. – P. 185–200. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2016.11.006

12. Heynick, M. Additive manufacturing of metals: a review [Electronc resource] / M. Heynick // Materials Science and Technology (MS&T) 2011 October 16–20, 2011, Columbus, Ohio. – Mode of access: https://www.asminternational.org/documents/10192/23826899/cp2011mstp1413.pdf/04f142d0-f1ca-44d4-8a10-891992e5529a – Date of access: 19.10.2017.

13. Laser additive manufacturing of metallic components: materials, processes and mechanisms / D. Gu [et al.] // Inter. Mater. Rev. – 2012. – Vol. 57, № 3. – P. 137–164. https://doi.org/10.1179/1743280411y.0000000014

14. Frazier, W. E. Metal Additive Manufacturing: A Review / W. E. Frazier // J. Mater. Eng. Performance. – 2014. – Vol. 23, № 6. – P. 1917–1928. https://doi.org/10.1007/s11665-014-0958-z