Дослідження механічних властивостей та структури стопу Inconel 718, одержаного методом селективного лазерного спікання з порошку виробництва фірми «LPW»

Випуски МФіНТ » Том 43, випуск 7

О. С. Воденнікова $^{1}$ , М. О. Коваль $^{2}$ , С. А. Воденніков $^{3}$

$^{1}$ Запорізький національний університет, вул. Жуковського, 66, 69600 Запоріжжя, Україна
$^{2}$ АТ «МОТОР СІЧ», просп. Моторобудівників, 15, 69068 Запоріжжя, Україна
$^{3}$ Національний університет «Запорізька політехніка», вул. Жуковського, 64, 69063 Запоріжжя, Україна

Отримано: 24.03.2021. Завантажити: PDF

Проаналізовано сучасні аспекти створення якісних виробів зі стопу Inconel 718 за допомогою адитивних технологій. Проведено перевірку можливості виготовлення заготовок методом 3 $D$ -друку на установці прямого лазерного спікання «EOS M400» з жароміцного нікелевого стопу Inconel 718. Надано технологічні показники операції гарячого ізостатичного пресування (ГІП) з наступною термообробкою. Виконано порівняльний аналіз механічних та жароміцних властивостей стопу Inconel 718, одержаного методом селективного лазерного спікання (SLS) з порошку фірми «LPW» (Великобританія), з нормативними характеристиками ASM 5662M та ТУ 14-1-3905-85. Встановлено залежність механічних властивостей (границі міцності, умовної границі плинності, відносного подовження, відносного звуження, ударної в’язкості, модуля пружності та твердості за Брінеллем) стопу Inconel 718 від напрямку зростання деталі (горизонтального напрямку $XY$ та вертикального напрямку $Z$ ). Вивчено стан зламів після руйнування розривних та ударних зразків зі стопу Inconel 718, вирощених як у горизонтальному, так і у вертикальному напрямках, та встановлено, що їхня будова дріброзеренна. Показано, що на зразках, вирощених у напрямку $XY$ , на зламах (повздовжній перетин) простежується структурна напрямленість. Проаналізовано макроструктуру зразків, вирощених як у горизонтальному, так і у вертикальному напрямках методом SLS зі стопу Inconel 718. Показано, що після операції термообробки можливо отримати щільну, однорідну макроструктуру зразків, що характеризується дрібнозеренною будовою з наявністю макрозерен, які витягнуті у напрямку зростання зразка. Металографічними дослідженнями встановлено, що проведення операції ГІП з наступною термообробкою сприяє практично повному «заліковуванню» пір та мікронесуцільностей, які зосереджені у внутрішніх об’ємах металу, водночас у зонах «заліковування» виявлено глобулярні та (або) плівкові окисли.

Ключові слова: жароміцний нікелевий стоп Inconel 718, селективне лазерне спікання, адитивні технології, механічні та жароміцні властивості.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/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

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

B. Graf, S. Gook, A. Gumenyuk, and M. Rethmeier, Global Nuclear Safety, No. 3(20): 110 (2016).
A. S. Vehov and S. A Titarenko, Reshetnevskie Chteniya, 1, No. 22: 645 (2018) (in Russian).
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).
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).
B. Lu, D. Li, and X. Tian, Engineering, Iss. 1, No. 1: 85 (2015). Crossref
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.
A. D. Leonenkov and V. V. Dvirny, Reshetnevskie Chteniya, 2, No. 2: 759 (2017) (in Russian).
ASM Metals HandBook Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials (ASM International: 2002), vol. 2.
M. V. Andrievskij, M. A. Mitikov, S. V. Adzhamskij, and D. A. Shamrovskij, Aviatsionno-Kosmicheskaya Tekhnika i Tekhnologiya, No. 6(141): 112 (2017).
S. V. Adzhamskiy, Aerospace Technic and Technology, No. 2(154): 86 (2019) (in Russian). Crossref
V. Sh. Sufiyarov, A. A. Popovich, E. V. Borisov, and I. A. Polozov, Tsvetnye Metally, No. 1: 97 (2015) (in Russian).
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).
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).
A. A. Pedash, V. V. Klochikhin, N. A. Lysenko, V. G. Shilo, and P. A. Kasai, Vestnik Dvigatelestroeniya, No. 2: 175 (2019) (in Russian).
A. A. Pedash, N. A. Lyasenko, V. V. Klochixin, and V. G. Shilo, Aerospace Technic and Technology, No. 8(143): 145 (2017) (in Russian).
M. Yu. Gryaznov, S. V. Shotin, and V. N. Chuvildeev, Vestnik Nizhegorodskogo Gosuniversiteta im. N. I. Lobachevskogo, No. 4(1): 508 (2014) (in Russian).
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).
A. Mostafa, I. P. Rubio, V. Brailovski, M. Jahazi, and M. Medraj, Metals, 7: 196 (2017). Crossref
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
T. Trosch., J. Strobner, R. Volkl, and U. Glatzel, Mater. Lett., 164: 664 (2016). Crossref
V. A. Popovich, E. V. Borisov, V. Sh. Sufiyarov, and A. A. Popovich, Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka, No. 11 (761): 70 (2018) (in Russian).
D. V. Pavlenko, V. Yu. Kotsjuba, and S. N. Paholka, Aerospace Technic and Technology, No. 10(127): 33 (2015) (in Russian).