Выпуски МФиНТ »  Том 43, выпуск 7

Исследование механических свойств и структуры сплава Inconel 718, полученного методом селективного лазерного спекания из порошка производства фирмы «LPW»

О. С. Воденникова$^{1}$, Н. О. Коваль$^{2}$, С. А. Воденников$^{3}$

$^{1}$Запорожский национальный университет, ул. Жуковского, 66, 69600, Запорожье, Украина
$^{2}$АО «Мотор Сич», просп. Моторостроителей, 15, 69068 Запорожье, Украина
$^{3}$Национальный университет «Запорожская политехника», ул. Жуковского, 64, 69063 Запорожье, Украина

Получена: 24.03.2021. Скачать: PDF

Проанализированы современные аспекты создания качественных изделий из сплава Inconel 718 с помощью аддитивных технологий. Проведена проверка возможности изготовления заготовок методом 3$D$-печати на установке прямого лазерного спекания «EOS M400» из жаропрочного никелевого сплава Inconel 718. Даны технологические показатели операции горячего изостатического прессования (ГИП) с последующей термообработкой. Выполнен сравнительный анализ механических и жаропрочных свойств сплава Inconel 718, полученного методом селективного лазерного спекания (SLS) из порошков фирмы «LPW» (Великобритания), с нормативными характеристиками ASM 5662M и ТУ 14-1-3905-85. Установлена зависимость механических свойств (предела прочности, условного предела текучести, относительного удлинения, относительного сужения, ударной вязкости, модуля упругости и твёрдости по Бринеллю) сплава Inconel 718 от направления роста детали (горизонтального направления $XY$ и вертикального направления $Z$). Изучено состояние изломов после разрушения разрывных и ударных образцов из сплава Inconel 718, выращенных как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях, и установлено, что их строение мелкозернистое. Показано, что на образцах, выращенных в направлении $XY$, на изломах (продольное сечение) прослеживается структурная направленность. Проанализировано макроструктуру образцов, выращенных как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях методом SLS из сплава Inconel 718. Показано, что после операции термообработки можно получить плотную, однородную макроструктуру образцов, характеризующуюся мелкозернистым строением с наличием макрозёрен, которые вытянуты в направлении роста образца. Металлографическими исследованиями установлено, что проведение операции ГИП с последующей термообработкой способствует практически полному «залечиванию» пор и микронесплошностей, которые сосредоточены во внутренних объёмах металла. При этом в зонах «залечивания» обнаружены глобулярные и (или) плёночные окислы.

Ключевые слова: жаропрочный никелевый сплав Inconel 718, селективное лазерное спекание, аддитивные технологии, механические и жаропрочные свойства.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v43/i07/0925.html

PACS: 61.72.Mm, 62.20.M-, 81.16.Mk, 81.20.Ev, 81.40.Ef, 81.40.Np, 81.70.Bt

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. B. Graf, S. Gook, A. Gumenyuk, and M. Rethmeier, Global Nuclear Safety, No. 3(20): 110 (2016).
  2. A. S. Vehov and S. A Titarenko, Reshetnevskie Chteniya, 1, No. 22: 645 (2018) (in Russian).
  3. A. V. Balaykin, V. G. Smelov, and L. A. Chempinskiy, Vestnik Samarskogo Gosudarstvennogo Aerokosmicheskogo Universiteta im. Akademika S. P. Korolyova, No. 3–2(34): 380 (2012) (in Russian).
  4. O. S. Vodennikova, Materialy Mizhnarodnoyi Naukovo-Praktychnoyi Konferentsiyi ‘Formuvannya Kontseptsiyi Tsyfrovizatsiyi Yak Chynnyk Rozvytku Kreatyvnosti Osobystosti ta Yiyi Vplyv na Rozvytok Lyudskogo yy Sotsialnogo Kapitalu’ [Proceedings of the International Scientific-Practical Conference ‘Formation of the Concept of Digitalization as a Factor in the Development of Personal Creativity and Its Impact on the Development of Human and Social Capital’] (Nov. 26–27, 2020) (Zaporizhzhia: ZNU: 2020), p. 290 (in Ukrainian).
  5. B. Lu, D. Li, and X. Tian, Engineering, Iss. 1, No. 1: 85 (2015). Crossref
  6. A. Popovich, V. Sufiiarov, I. Polozov, E. Borisov, and D. Masaylo, Proceedings of the 25th Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials ‘METAL 2016’ (2016), p. 1504.
  7. A. D. Leonenkov and V. V. Dvirny, Reshetnevskie Chteniya, 2, No. 2: 759 (2017) (in Russian).
  8. ASM Metals HandBook Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials (ASM International: 2002), vol. 2.
  9. M. V. Andrievskij, M. A. Mitikov, S. V. Adzhamskij, and D. A. Shamrovskij, Aviatsionno-Kosmicheskaya Tekhnika i Tekhnologiya, No. 6(141): 112 (2017).
  10. S. V. Adzhamskiy, Aerospace Technic and Technology, No. 2(154): 86 (2019) (in Russian). Crossref
  11. V. Sh. Sufiyarov, A. A. Popovich, E. V. Borisov, and I. A. Polozov, Tsvetnye Metally, No. 1: 97 (2015) (in Russian).
  12. K. Sh. Mukhtarova, and R. V. Shakhov, Kaybyshevskie Chteniya: Sbornik Dokladov I Mezhvuzovskoy Molodezhnoy Nauchnoy Shkoly-Konferentsii [Kaibyshev Readings: Collection of Reports of the I Interuniversity Youth Scientific School-Conference] (April 25, 2018, Ufa), p. 127 (in Russian).
  13. M. O. Dmitrieva , A. A. Mel’nikov, A. M. Golovach, O. S. Bondareva, V. G. Smelov, A. V. Sotov, and A. V. Agapovichev, Vektor Nauki Tolyatinskogo Gosudarstvennogo Universiteta, No. 1(51): 92 (2020) (in Russian).
  14. A. A. Pedash, V. V. Klochikhin, N. A. Lysenko, V. G. Shilo, and P. A. Kasai, Vestnik Dvigatelestroeniya, No. 2: 175 (2019) (in Russian).
  15. A. A. Pedash, N. A. Lyasenko, V. V. Klochixin, and V. G. Shilo, Aerospace Technic and Technology, No. 8(143): 145 (2017) (in Russian).
  16. M. Yu. Gryaznov, S. V. Shotin, and V. N. Chuvildeev, Vestnik Nizhegorodskogo Gosuniversiteta im. N. I. Lobachevskogo, No. 4(1): 508 (2014) (in Russian).
  17. V. E. Borisov, Formirovanie Zadannoy Struktury Turbinnoy Lopatki iz Zharoprochnogo Nikelevogo Splava Metodom Selektivnogo Lazernogo Plavleniya [Formation of a Given Structure of a Turbine Blade from a Heat-Resistant Nickel Alloy by the Method of Selective Laser Melting] (Disser. for Cand. Tech. Sci) (St. Petersburg: Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education ‘Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University’: 2017) (in Russian).
  18. A. Mostafa, I. P. Rubio, V. Brailovski, M. Jahazi, and M. Medraj, Metals, 7: 196 (2017). Crossref
  19. K. N. Amato, S. M. Gaytan, L. E. Murr, E. Martinez, P. W. Shindo, J. Hernandez, S. Collins, and F. Medina, Acta Mater., 60(5): 2448 (2012). Crossref
  20. T. Trosch., J. Strobner, R. Volkl, and U. Glatzel, Mater. Lett., 164: 664 (2016). Crossref
  21. V. A. Popovich, E. V. Borisov, V. Sh. Sufiyarov, and A. A. Popovich, Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka, No. 11 (761): 70 (2018) (in Russian).
  22. D. V. Pavlenko, V. Yu. Kotsjuba, and S. N. Paholka, Aerospace Technic and Technology, No. 10(127): 33 (2015) (in Russian).

Лицензия Creative Commons
Эта статья доступна по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная
© 2000–2021 «Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины»