Текстура й анізотропія механічних властивостей виробів зі стопу Inconel 718, одержаних 3$D$-друком з порошків

В. В. Усов$^{1}$, Н. М. Шкатуляк$^{1}$, Н. І. Рибак$^{1}$, М. О. Царенко$^{1}$, Д. В. Павленко$^{2}$, Д. В. Ткач$^{2}$, О. О. Педаш$^{3}$

$^{1}$Південноукраїнський національний педагогічний університет імені К. Д. Ушинського, вул. Старопортофранківська, 26, 65020 Одеса, Україна
$^{2}$Національний університет «Запорізька політехніка», вул. Жуковського, 64, 69063 Запоріжжя, Україна
$^{3}$АТ «МОТОР СІЧ», просп. Моторобудівників, 15, 69068 Запоріжжя, Україна

Отримано: 14.09.2022; остаточний варіант - 01.12.2022. Завантажити: PDF

Досліджено кристалографічну текстуру та механічні характеристики (границі міцности, плинности та відносне видовження) за випробувань на розтяг зразків зі стопу Inconel 718, одержаних за допомогою 3$D$-друку у горизонтальному ($XY$) та вертикальному ($Z$) напрямках методою селективного лазерного топлення порошків PREP та VIGA. Текстура одержаних зразків характеризується тим, що основні орієнтування кристалів розташовані вздовж сторони [001]–[111] стереографічного трикутника з максимальними значеннями орієнтаційної густини в полюсах <533> і <100>. Величина максимумів і розкид орієнтації кристалів залежить від напрямку побудови зразків і виду постдрукарського оброблення. Сумарна густина орієнтацій кристалів вздовж сторони [001]–[111] стереографічного трикутника для горизонтальних зразків вище, ніж у вертикальних. При цьому встановлено, що властивості міцности горизонтальних зразків також вищі, ніж у вертикальних, а відповідно, пластичні характеристики горизонтальних зразків нижче, ніж у вертикальних. Кореляційна аналіза зв’язку між параметрами текстури для зразків у горизонтальному та вертикальному напрямках побудови напряму після 3$D$-друку та постдрукарського оброблення, з одного боку, та відповідними характеристиками міцности (границею міцности, умовною границею плинности) та пластичности, з іншого боку, дала змогу пов’язати параметри текстури та міцности. З її допомогою та застосуванням реґресійної аналізи встановлено лінійну кореляцію з високими значеннями коефіцієнта надійности апроксимації (0,64–0,86) між параметрами текстури та механічними характеристиками. Таким чином, показано, що анізотропію вищезгаданих властивостей, що спостерігається, зумовлено кристалографічною текстурою. Раціональне використання кристалографічної текстури у процесі виготовлення деталів методою селективного лазерного топлення у відповідних напрямках 3$D$-друку дасть змогу одержувати деталі з оптимальним комплексом властивостей.

Ключові слова: 3$D$-друк, текстура, порошки, міцність, пластичність, постдрукарське оброблення.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v45/i01/0111.html

PACS: 06.60.Vz, 61.43.Gt, 68.55.jm, 81.20.Ev, 81.40.Ef, 81.40.Lm, 83.50.Uv


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. D. Pavlenko, Y, Dvirnyk, and R. Przysowa, Aerospace, 8, Iss. 1: 1 (2021). Crossref
  2. E. S. Statnik, F. Uzun, S. A. Lipovskikh, Y. V. Kan, S. I. Eleonsky, V. S. Pisarev, and A. M. Korsunsky, Metals, 11, Iss. 12: 2064 (2021). Crossref
  3. H. Qi, M. Azer, and A. Ritter, Metall, Mater, Trans, A, 40: 2410 (2009). Crossref
  4. K. N. Amato, S. M. Gaytan, L. E. Murr, E. Martinez, P. W. Shindo, J. Hernandez, S. Collins, and F. Medina, Acta Mater., 60: 2229 (2012). Crossref
  5. V. V. Usov, N. M. Shkatuliak, Y. S. Savchuk, N. I. Rybak, D. V. Pavlenko, D. V. Tkach, and O. M. Khavkina. Functional Materials, 29, No. 1: 81 (2022). Crossref
  6. V. E. Olshanetskii, L. P. Stepanova, D. V. Tkach, and D. V. Pavlenko. Metal Sci. Heat Treatment, 53: 618 (2012). Crossref
  7. J. H. Cho, S. H. Han, and G. Y. Lee, Materials, 13, Iss. 16: 3608 (2020). Crossref
  8. О. М. Мандрик, Науковий вісник НЛТУ України, Вип. 25.1: 155 (2015).
  9. А. Дж. Мак-Ивили, Анализ аварийных разрушений (Москва: Техносфера: 2010).
  10. Энциклопедия по машиностроению XXL http://mash-xxl.info/info/290059.
  11. С. Й. Бетсофен, Е. Б. Рубина, Известия Академии наук СССР. Металлы, 4: 114 (1994).
  12. M. Jiménez, L. Romero, I. A. Domínguez, M. Espinosa, and M. Domínguez, Complexity, 2019: 9656938 (2019). Crossref
  13. B. Zhang, Y. Li, and Q. Bai, Chin. J. Mech. Eng., 30: 515 (2017). Crossref
  14. C. Zhong, J. Chen, S. Linnenbrink, A. Gasser, S. Sui, and R. Poprawe, Materials and Design, 107: 386 (2016). Crossref
  15. А. А. Педаш, В. В. Клочихин, Н. А. Лысенко, В. Г. Шило, П. А. Касай, Вісник двигунобудування, 2: (2019).
  16. N. V. Kazantseva, P. V. Krakhmalev, I. A. Yadroitsava, and I. A. Yadroitsev, Phys. Metals and Metallography. 122: 6 (2021). Crossref
  17. Chester T. Sims, N. S. Stoloff, and William C. Hagel, Superalloys II: High-Temperature Materials for Aerospace and Industrial Power (Wiley-Interscience: 1987).
  18. С. В. Аджамський, Г. А. Кононенко, Р. В. Подольський, Металлофиз. новейшие технол., 43, № 7: 909 (2021). Crossref
  19. M. Ni, C. Chen, X. Wang, P. Wang, R. Li, X. Zhang, and K. Zhou. Mater. Sci. Eng. A, 701: 344 (2017). Crossref
  20. C. J. Todaro, M. A. Easton, D. Qiu, D. Zhang, M. J. Bermingham, E. W. Lui, M. Brandt, D. H. StJohn, and M. Qian, Nat. Commun., 11: 142 (2020). Crossref
  21. S. Y. Liu, H. Q. Li, C. X. Qin, R. Zong, and X. Y. Fang, Mater. Design, 191: 108642 (2020). Crossref
  22. O. Gokcekaya, T. Ishimoto, S. Hibino, J. Yasutomi, T. Narushima, and T. Nakano, Acta Mater., 212: 116876 (2021). Crossref
  23. Superalloy Powders https://prep-system.com/superalloy-powders.
  24. High Temperature Alloy Powder https://am-material.com.
  25. Sino-Euro https://en.c-semt.com/ni.
  26. Instrument X-ray Optics: Reflection Geometry http://pd.chem.ucl.ac.uk/pdnn/inst1/optics1.htm.
  27. S. Y. Betsofen, I. A. Grushin, M. I. Gordeeva, and K. A. Speranskii, Russian Metallurgy (Metally), 2022: 355 (2022). Crossref
  28. L. A. I. Kestens and H. Pirgazi, Mater. Sci. Technol., 32, Iss. 13: 1303 (2016). Crossref
  29. V. N. Toloraya, E. N. Kablov, and I. L. Svetlov, Metal Sci. Heat Treatment. 48: 352 (2006). Crossref
  30. H. Bhadeshia and R. Honeycombe, Steels: Microstructure and Properties (Butterworth-Heinemann: 2017). Crossref
  31. D. Raabe, P. Klose, B. Engl, K.-P. Imlau, F. Friedel, and F. Roters, Adv. Eng. Mater., 4, Iss. 4: 169 (2002). Crossref
  32. A. A. Pedash, N. A. Lysenko, V. V. Klochkhin, and V. G. Shylo, Euro PM 2019 Congress and Exhibition (Oct. 13–16, 2019) (Maastricht: 2019), p. .