Випуски МФіНТ »  Том 46, випуск 7

Вплив інтенсивної ультразвукової ударної дії на мікроструктуру та механічні властивості поверхні стопу Cо–Cr–Mo–W, одержаного селективним лазерним топленням порошку

С. М. Волошко$^{1}$, А. П. Бурмак$^{1}$, І. А. Владимирський$^{1}$, Б. М. Мордюк$^{2}$, М. О. Васильєв$^{2}$, В. І. Закієв$^{3}$, М. М. Ворон$^{1,4}$, П. О. Гурин$^{5}$

$^{1}$Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Берестейський, 37, 03056 Київ, Україна
$^{2}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{3}$Національний авіаційний університет, просп. Любомира Гузара, 1, 03058 Київ, Україна
$^{4}$Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 34/1, 03142 Київ, Україна
$^{5}$Національний університет охорони здоров’я України імені П. Л. Шупика, вул. Дорогожицька, 9, 04112 Київ, Україна

Отримано: 15.05.2024; остаточний варіант - 06.06.2024. Завантажити: PDF

Досліджено механічні характеристики, фазовий склад, залишкові макроскопічні напруження та топографію поверхні стопу Co–Cr–Mo–W, виготовленого за адитивною (селективного лазерного топлення порошку — СЛТ) і ливарною (ЛВ) технологіями та модифікованого ультразвуковим ударним обробленням (УЗУО). Використано одноконтактний нормальний ударно-навантажувальний режим УЗУО. Показано, що макродефекти, у тому числі дефекти неповного стоплення, пори, значна шерсткість поверхні та високий рівень залишкових напружень розтягу, які є невід’ємними наслідками 3$D$-друку, ефективно усуваються короткоплинним УЗУО в інертному середовищі. Встановлено взаємозалежність між механічними властивостями модифікованих поверхневих шарів СЛТ і ЛВ зразків та їхнім структурно-фазовим станом після впливу УЗУО упродовж 50 с. Ефект зміцнення поверхневого шару адитивно виготовленого стопу Co–Cr–Mo–W (у 2 рази) зумовлений формуванням стискальних напружень першого роду (-600 МПа) і мартенситним перетворенням. Стоп Co–Cr–Mo–W, одержаний за технологією ливарного виробництва, має меншу твердість як у вихідному стані, так і після УЗУО. Ефект зміцнення не перевищує 1,7 разу та досягається за рахунок вищого рівня напружень стиснення (-900 МПа) і подрібнення карбідної складової.

Ключові слова: 3$D$-друк, селективне лазерне топлення, ультразвукове ударне оброблення, стоп Co–Cr–Mo–W, структура, фазовий склад, механічні властивості.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v46/i07/0679.html

PACS: 43.35.+d, 61.72.Ff, 81.20.Ev, 81.30.Kf, 81.65.-b, 83.10.Tv, 87.85.jj

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. В. І. Біда, В. І. Струк, Ю. І. Забута, Збірник наукових праць співробітників НМАПО ім. П. Л. Шупика, 22: 370 (2013).
  2. М. М. Рожко, В. П. Неспрядько, Ортопедична стоматологія (Київ: Книга плюс: 2013).
  3. W. Riaz, A. Ayesha, and S. Aziz, Professional Med. J., 25: 1261 (2018). Crossref
  4. М. А. Васильев, В. С. Филатова, П. А. Гурин, Журнал функциональных материалов, 1, № 2: 42 (2007).
  5. М. О. Васильєв, В. С. Філатова, П. О. Гурін, Л. Ф. Яценко, Літопис травматології та ортопедії, № 1–2 (29–30): 243 (2014).
  6. L. Porojan, C. E. Savencu, L. V. Costea, M. L. Dan, and S. D. Porojan, Int. J. Electrochem. Sci., 13: 410 (2018).
  7. S. Mercieca, M. C. Conti, J. Buhagiar, and J. Camilleri, J. Appl. Biomater. Funct., 16, Iss. 1: 47 (2018). Crossref
  8. M. Wylie, R. M. Shelton, G. J. P. Fleming, and A. J. Davenport, Dent. Mater., 23: 714 (2007). Crossref
  9. W. C. Chen, F. Y. Teng, and C. C. Hung, Mater. Sci. Eng. C, 35: 231 (2014). Crossref
  10. K. J. Anusavice, R. W. Phillips, C. Shen, N. D. Rawls, and H. R. Phillips, Science of Dental Materials (Elsevier: 2013).
  11. J. M. Powers and J. C. Wataha, Dental Materials: Foundations and Applications (Publisher Mosby: 2016).
  12. J. M. Powers, J. C. Wataha, Y.-W. Chen, and R. G. Craig, Dental Materials: Foundations and Applications (Elsevier: 2017).
  13. R. Rudolf, P. Majerič, and V. Lazic, Advanced Dental Metallic Materials (Springer: 2024). Crossref
  14. А. Ю. Кордіяк, Вісник стоматології, № 2: 135 (1996).
  15. M. O. Vasylyev, I. M. Makeeva, and P. O. Gurin, Progress in Physics of Metals, 20: 310 (2019). Crossref
  16. Youssef S. Al Jabbari, J. Advanced Prosthodontics, 6: 138 (2014). Crossref
  17. H. R. Kim, S. H. Jang, Y. K. Kim, J. S. Son, B. K. Min, K. H. Kim, and T. Y. Kwon, Materials, 9: 96 (2016).
  18. F. J. Gil, E. Fernandez, J. M. Manero, and J. A. Planell, Bio-Medical Mater. Eng., 5: 161 (1995). Crossref
  19. H. Nesse, D. M. A. Ulstein, M. M. Vaage, and M. Filo, J. Prosthet. Dent., 114: 686 (2015). Crossref
  20. E.-H. Kim, D.-H. Lee, S.-M. Kwon, and T.-Y. Kwon, J. Prosthet. Dent., 117: 393 (2016).
  21. R. Van Noort and M. Barbour, Introduction to Dental Materials (Elsevier: 2013).
  22. X. P. Tan, Y. J. Tan, C. S. L. Chow, S. B. Tor, and W. Y. Yeong, Mater. Sci. Eng. C, 76: 1328 (2017). Crossref
  23. P. Wu, J. Wang, and X. G. Wang, Automation in Construction, 68: 21 (2016). Crossref
  24. B. Bhushan and M. Caspers, Microsyst. Technol., 23: 1117 (2017). Crossref
  25. T. D. Ngo, A. Kashani, G. Imbalzano, K. T. Q. Nguyen, and D. Hui, Composites. Part B: Eng., 143: 172 (2018). Crossref
  26. M. O. Vasylyev, B. M. Mordyuk, S. M. Voloshko, and P. O. Gurin, Progress in Physics of Metals, 23: 337 (2022). Crossref
  27. E. D. Rekow, Dental Mater., 36: 9 (2020). Crossref
  28. T. Koutsoukis, S. Zinelis, G. Eliades, K. Al-Wazzan, M. A. Rifaiy, and Y. S. Al Jabbari, J. Prosthodont., 24, Iss. 4: 303 (2015). Crossref
  29. K. P. Krug, A. W. Knauber, and F. P. Nothdurft, Clin. Oral Investig., 19: 401 (2015). Crossref
  30. M. Revilla-Leуn and M. Özcan, Curr. Oral Health Rep., 4: 201 (2017). Crossref
  31. Y. Cao, Y. Zhang, W. Ming, W. He, and J. Ma, Metals, 13: 398 (2023). Crossref
  32. А. П. Бурмак, С. М. Волошко, Б. М. Мордюк, М. О. Васильєв, В. І. Закієв, М. М. Ворон, П. О. Гурин, Металофіз. новітні технол., 45, № 7: 909 (2023).
  33. F. Y. Liao, G. Chen, C. X. Gao, and P. Z. Zhu, Adv. Eng. Mater., 4: 1801013 (2019).
  34. М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, С. І. Сидоренко, С. М. Волошко, А. П. Бурмак, Металофіз. новітні технол., 39, № 1: 49 (2017).
  35. Yu. N. Petrov, G. I. Prokopenko, B. N. Mordyuk, M. A. Vasylyev, S. M. Voloshko, V. S. Skorodzievski, and V. S. Filatova, Mater. Sci. Eng. C, 58: 1024 (2016). Crossref
  36. S. P. Chenakin, B. M. Mordyuk, N. I. Khripta, and V. Yu. Malinin, Металофіз. новітні технол., 45, № 9: 1109 (2023). Crossref
  37. C. Balagna, S. Spriano, and M. G. Faga, Mater. Sci. Eng. C, 32: 1868 (2012). Crossref
  38. I. Zakiev, M. Storchak, G. A. Gogotsi, V. Zakiev, and Y. Kokoieva, Ceramics Int., 47, Iss. 21: 29638 (2021). Crossref
  39. M. Storchak, I. Zakiev, V. Zakiev, and A. Manokhin, Measurement, 191: 110745 (2022). Crossref
  40. V. Zakiev, A. Markovsky, E. Aznakayev, I. Zakiev, and E. Gursky, Congress on Optics and Optoelectronics (August 25–Sept. 2, 2005, Warsaw).
  41. P. Huang and H. F. Lopez, Mater. Lett., 39: 249 (1999). Crossref
  42. Y. Bedolla-Gil, A. Juarez-Hernandez, A. Perez-Unzueta, E. Garcia-Sanchez, R. Mercado-Solis, and M. A. L. Hernandez-Rodriguez, Revista Mexicana de Fisica, 55: 1 (2009).
  43. V. G. Gavriljuk, Mater. Sci. Eng. A, 345: 81 (2003). Crossref
  44. L. Zhang, G. Liu, X. L. Ma, and K. Lu, Acta Mater., 56: 78 (2008). Crossref
  45. J. Augustyn-Nadzieja, Ł. Frocisz, and P. Matusiewicz, Quarterly Tribologia, 305: 7 (2023). Crossref
  46. V. G. Efremenko, A. G. Lekatou, Yu. G. Chabak, B. V. Efremenko, I. Petryshynets, V. I. Zurnadzhy, S. Emmanouilidou, and M. Vojtko, Mater. Today Communications, 35: 105936 (2023). Crossref
  47. D. H. E. Persson, S. Jacobson, and S. Hogmark, Wear, 255, Iss. 1–6: 498 (2003). Crossref
  48. М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, С. М. Волошко, В. І. Закієв, А. П. Бурмак, Д. В. Пефті, Металофіз. новітні технол., 41, № 11: 1499 (2019).
  49. S. A. Firstov, S. R. Ignatovich, and I. M. Zakiev, Strength Mater., 41: 147 (2009). Crossref
  50. T. Beck and J. C. Aurich, J. Mater. Technol., 9: 16410 (2020). Crossref
  51. G. Fargas, J. J. Roa, and A. Mateo, Mater. Sci. Eng. A, 641: 290 (2015). Crossref
  52. O. Unal and R. Varol, Appl. Surf. Sci., 351: 289 (2015). Crossref
  53. X. Kleber and S. Pirfo Barroso, Mater. Sci. Eng. A, 527: 6046 (2010). Crossref
  54. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, М. А. Vasylyev, and M. O. Iefimov, Mater. Sci. Eng. A, 458: 253 (2007). Crossref
  55. G. B. Olson and M. Cohen, J. Less-Common Met., 28: 107 (1972). Crossref
  56. C. Montero-Ocampo, H. Lopez, and M. Talavera, Metall. Mater. Trans. A, 30: 611 (1999). Crossref
  57. M. Moria, K. Yamanaka, H. Matsumoto, and A. Chiba, Mater. Sci. Eng. A, 528: 614 (2010). Crossref
  58. Y. Koizumi, S. Suzuki, K. Yamanaka, B.-S. Lee, K. Sato, Y. Li, S. Kurosu, H. Matsumoto, and A. Chiba, Acta Mater., 61: 1648 (2013). Crossref
  59. H. Matsumoto, S. Kurosu, B.-S. Lee, Y. Li, and A. Chiba, Scripta Mater., 63: 1092 (2010). Crossref
  60. A. Mani, A. Salinas-Rodriguez, and H. F. Lopez, Mater. Sci. Eng. A, 528, Iss. 7–8: 3037 (2011). Crossref

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 2000–2024 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»