Випуски МФіНТ »  Том 48, випуск 1

Модифікування поверхні адитивно виготовленого стопу AlSi10Mg ультразвуковим ударним обробленням

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

$^{1}$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
$^{3}$Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 34/1, 03142 Київ, Україна

Отримано: 12.05.2025; остаточний варіант - 20.07.2025. Завантажити: PDF

Досліджено вплив ультразвукового ударного оброблення (УЗУО) на мікроструктуру та властивості стопу AlSi10Mg, виробленого селективним лазерним топленням порошку. В залежності від тривалости УЗУО проаналізовано еволюцію мікротвердости, морфології поверхні, залишкових напружень, ступеня деформації та структурно-фазового стану зразків AlSi10Mg безпосередньо після 3D-друку та після попереднього термічного оброблення Т6 (нагрівання із 1°С/с, відпал за температури у 520°С, 1,5 години, гартування у воду, штучне старіння за температури у 150 ± 5°С, 10 год.). Доведено, що УЗУО може бути рекомендовано для пост-оброблення 3D-друкованих виробів, оскільки є ефективним засобом поліпшення комплексу властивостей стопу AlSi10Mg завдяки модифікуванню поверхні, а саме: зростанню мікротвердости вище 4 ГПа, наведенню макроскопічних стискальних напружень (до −1380 ГПа) та зменшенню дефектности.

Ключові слова: селективне лазерне топлення, термічне оброблення, ультразвукове ударне оброблення, мікроструктура, фазовий склад, AlSi10Mg.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v48/i01/0061.html

PACS: 43.35.+d, 61.72.Ff, 62.20.Qp, 81.40.Gh, 81.65.-b, 81.70.Bt, 83.10.Tv

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. M. Bartošák, M. Jambor, J. Halamka, L. Pelikán, O. Stránský, E. Galčíková, M. Slaný, J. Horváth, Š. Petrášek, and I. Šulák, Mater. Design, 253: 113926 (2025).
  2. A. M. Fattahi, H. Beheshti, and M. Shamanian, J. Mater. Res. Technol., 17: 3016 (2022).
  3. M. M. H. Tusher and A. Ince, Eng. Failure Analysis, 154: 107667 (2023).
  4. A. Tridello, J. Fiocchi, C. A. Biffi, G. Chiandussi, M. Rossetto, A. Tuissi, and D. S. Paolino, Int. J. Fatigue, 137: 105659 (2020).
  5. H. Rao, S. Giet, K. Yang, X. Wu, and C. H. J. Davies, Mater. Design, 109: 334 (2016).
  6. Z. M. Jian, G. A. Qian, D. S. Paolino, A. Tridello, F. Berto, and Y. S. Hong, Int. J. Fatigue, 143: 106013 (2021).
  7. M. T. Andani, R. Dehghani, M. R. Karamooz-Ravari, R. Mirzaeifar, and J. Ni, Additive Manuf., 20: 33 (2018).
  8. R. K. Rhein, Q. Shi, S. Arjun Tekalur, J. Wayne Jones, and J. W. Carroll, Fatigue Fracture Eng. Mater. Struct., 44, Iss. 2: 295 (2021).
  9. D. Bhatt, J. Vora, P. Sahlot, and P. Trivedi, Int. J. Membrane Sci. Technol., 8, No. 2: 119 (2020).
  10. A. P. Burmak, S. M. Voloshko, S. I. Sydorenko, I. A. Vladymyrs’kyy, M. M. Voron, B. M. Mordyuk, and M. O. Vasyl’yev, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 47, No. 5: 473 (2025) (in Ukrainian).
  11. S. I. Shakil, A. Hadadzadeh, B. Shalchi Amirkhiz, H. Pirgazi, M. Mohammadi, and M. Haghshenas, Results Mater., 10: 100178 (2021).
  12. A. P. Burmak, M. M. Voron, S. M. Voloshko, S. I. Sydorenko, I. A. Vladymyrs’kyy, S. I. Konorev, B. M. Mordyuk, and M. O. Vasyl’yev, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 47, No. 8: 827 (2025) (in Ukrainian).
  13. Z. Xu, L. Xu, W. Liu, J. Li, J. Wu, W. Zhou, X. Zhang, D. Zhang, C. Ye, and H. Ding, J. Mater. Eng. Perform., 34: 9198 (2025).
  14. Y. Yuan, R. Li, X. Bi, M. Yan, J. Cheng, and J. Gu, J. Mater. Res. Technol., 30: 1319 (2024).
  15. H. Zhang, A. Amanov, and Y. S. Pyun, Int. J. Fatigue, 153: 106463 (2021).
  16. A. I. Dekhtyar, B. N. Mordyuk, D. G. Savvakin, V. I. Bondarchuk, I. V. Moiseeva, and N. I. Khripta, Mater. Sci. Eng. A, 641: 348 (2015).
  17. B. N. Mordyuk, A. I. Dekhtyar, D. G. Savvakin, and N. I. Khripta, J. Mater. Eng. Perform., 31: 5668 (2022).
  18. J. Zhang, Y. F. Xing, J. J. Zhang, J. Y. Cao, F. Y. Yang, and X. B. Zhang, Materials, 15, Iss. 15: 5168 (2022).
  19. Y. Cao, Y. Zhang, W. Ming, W. He, and J. Ma, Metals, 13, Iss. 2: 398 (2023).
  20. C. Ye, A. Telang, A. S. Gill, S. Suslov, Y. Idell, K. Zweiacker, J. M. K. Wiezorek, Z. Zhou, D. Qian, S. R. Mannava, and V. K. Vasudevan, Mater. Sci. Eng. A, 613: 274 (2014).
  21. S. M. Voloshko, A. P. Burmak, A. K. Orlov, and M. M. Voron, Metaloznavstvo ta Obrobka Metaliv, 30, No. 1: 28 (2024) (in Ukrainian).
  22. S. M. Voloshko, M. O. Vasylyev, B. M. Mordyuk, and M. M. Voron, Metal ta Lyttya Ukrayiny, 32, Nos. 3–4: 41(2024).
  23. A. Teramachi and J. Yan, J. Micro- Nano-Manuf., 7, Iss. 2: 024501 (2019).
  24. C. Wang, Y. Li, W. Tian, J. Hu, B. Li, P. Li, and W. Liao, J. Mater. Res. Technol., 21: 781 (2022).
  25. L. Zhou, A. Mehta, E. Schulz, B. McWilliams, K. Cho, and Y. Sohn, Mater. Characterization, 143: 5 (2018).
  26. S. M. Voloshko, B. M. Mordyuk, M. O. Vasyl’yev, V. I. Zakiyev, A. P. Burmak, and N. V. Franchik, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 45, No. 2: 217 (2023) (in Ukrainian).
  27. M. O. Vasyl’yev, B. M. Mordyuk, S. I. Sydorenko, S. M. Voloshko, A. P. Burmak, and N. V. Franchik, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 39, No. 7: 905 (2017) (in Ukrainian).
  28. D. A. Lesyk, B. N. Mordyuk, V. V. Dzhemelinskyi, S. M. Voloshko, and A. P. Burmak, J. Mater. Eng. Perform., 31: 8567 (2022).
  29. European Aluminium. The Aluminium Automotive Manual, Materials—Designation System (European Aluminium Association: 2002).
  30. L. S. Fomenko, A. V. Rusakova, S. V. Lubenets, and V. A. Moskalenko. Low Temp. Phys., 36, Iss. 7: 645 (2010).
  31. Y. V. Milman, S. I. Chugunova, I. V. Goncharova, and A. A. Golubenko, Usp. Fiz. Met., 19, No. 3: 271 (2018).
  32. O. V. Byakova, O. I. Yurkova, Yu. V. Mil’man, and O. V. Bilots’kyy, Teoretychni Osnovy i Metody Vyznachennya Mekhanichnykh Vlastyvostey Materialiv ta Pokryttiv pry Indentuvanni na Makro- ta Mikrorivnyakh [Theoretical Foundations and Methods for Determining the Mechanical Properties of Materials and Coatings during Indentation at Macro- and Microlevels] (Kyiv: Harant SERVIS: 2011) (in Ukrainian).
  33. M. O. Vasyl’yev, B. M. Mordyuk, S. M. Voloshko, V. I. Zakiyev, A. P. Burmak, and D. V. Pefti, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 42, No. 3: 381 (2020) (in Ukrainian).
  34. H. I. Prokopenko, S. M. Voloshko, I. Ye. Kotenko, and A. P. Burmak, Naukovi Visti NTUU ‘KPI’, No. 3: 42 (2009) (in Ukrainian).
  35. T. Wang, Y. Y. Zhu, S. Q. Zhang, H. B. Tang, and H. M. Wang, J. Alloys Compd., 632: 505 (2015).
  36. Y. Kok, X. P. Tan, P. Wan, M. L. S. Nai, N. H. Loh, E. Liu, and S. B. Tor, Mater. Design, 139: 565 (2018).
  37. E. Strumza, O. Yeheskel, and S. Hayun, Additive Manufacturing, 29: 100762 (2019).
  38. K. Kempen, L. Thijs, and J. Van Humbeeck, Phys. Procedia, 39: 439 (2012).
  39. W. Li, S. Li, and J. Liu, Mater. Sci. Eng. A, 663: 116 (2016).
  40. P. Yang, L. A. Deibler, and D. R. Bradley, J. Mater. Research, 33: 4040 (2018).
  41. G. Y. Oh, Y. K. Kim, S. K. Kim, H. K. Lim, and Y. J. Kim, Mater. Trans., 58, Iss. 8: 1241 (2017).
  42. E. Strumza, O. Yeheskel, and S. Hayun, Additive Manufacturing, 29: 100762 (2019).
  43. Y. Zhang, D. Wang, and Y. Li, Scripta Mater., 213: 114936 (2022).
  44. J. Wu, X. Wang, W. Wang, M. Attallah, and M. Loretto, Acta Mater., 117: 311 (2016).
  45. W. Pan, Z. Ye, Y. Zhang, Y. Liu, B. Liang, and Z. Zhai, Materials, 15, Iss. 7: 2528 (2022).
  46. E. Maleki, S. Bagherifard, N. Razavi, M. Riccio, M. Bandini, A. du Plessis, F. Berto, and M. Guagliano, Mater. Sci. Eng. A, 829: 142145 (2022).
  47. P. Snopiński, T. Yu, X. Zhang, and D. Juul Jensen, IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 1310: 012039 (2024).
  48. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, Y. V. Milman, M. O. Iefimov, and A. V. Sameljuk, Mater. Sci. Eng. A, 563: 138 (2013).
  49. C. M. Park, J. K. Jung, B. C. Yu, and Y. H. Park, Metals Mater. Int., 25: 71 (2019).

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 1979 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»