Магнетне післяобробляння адитивно виготовленого суперстопу Інконель 718: еволюція функціонального мікрорельєфу та деформаційне зміцнення поверхні

Д. А. Лесик$^{1,2,3}$, Б. М. Мордюк$^{3}$, О. Стаманн$^{4}$, Д. Грохала$^{5}$, С. С. Салій$^{2}$, М. М. Литвиненко$^{2}$, М. В. Романенко$^{2}$, М. І. Анякін$^{2}$, А. Ламікіз$^{1}$

$^{1}$Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", просп. Берестейський 37, 03056 Київ, Україна
$^{2}$Університет Країни Басків, Барріо де Саррієна, с/н, 48940 Лейоа, Іспанія
$^{3}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{4}$Магдебурзький університет ім. Отто фон Геріке, Університетська площа, 2, 39106 Магдебург, Німеччина
$^{5}$Західнопоморський технологічний університет, просп. Пястув, 17, 70-310 Щецин, Польща

Отримано: 09.07.2026; остаточний варіант - 08.09.2026. Завантажити: PDF

Ніклеві суперстопи з поліпшеними експлуатаційними властивостями є ключовими матеріялами для виробництва критично важливих деталів, від яких залежить безпека. Адитивне виробництво відкриває новий спосіб виготовлення відповідальних деталів, уможливлюючи одержання конструкцій із суперстопів складної форми, створення яких є неможливим класичними методами оброблення. Для виготовлення деталів із суперстопів застосовується процес лазерного пошарового стоплення порошку (ЛПСП). Однак вироби складної геометрії, виготовлені методою ЛПСП, мають різноманітні дефекти, розташовані як безпосередньо на поверхні, так і в приповерхневих шарах, що зумовлює необхідність застосування методів постоброблення для поліпшення цілісности поверхні. Сьогодні активно розробляються нові методи поверхневого фінішного оброблення деталів, виготовлених методою ЛПСП. У цій роботі для фінішного постоброблення поверхні суперстопу Інконель 718, виготовленого методою ЛПСП, було застосовано магнетне фінішне оброблення (МФО). Досліджено вплив МФО за оптимізованих режимів на морфологію поверхні, функціональні характеристики рельєфу, мікроструктуру та твердість. Результати свідчать, що цілісність поверхні виробленого за ЛПСП-технологією стопу 718 було поліпшено за рахунок формування згладженого мікрорельєфу поверхні та деформаційного зміцнення поверхневого шару (макротвердість збільшилася від ≅ 32 HRC10 до ≅ 39 HRC10) під дією високоенергетичного МФО. Зменшення та вирівнювання амплітудних параметрів мікронеоднорідностей (параметер Ra зменшився від ≅ 4,0 мкм до ≅ 2,0 мкм) у зразках стопу Інконель 718 після МФО внаслідок багатовекторного ударного впливу магнетних штифтів привели до перерозподілу поверхневого навантаження, що є сприятливим чинником для функціональних характеристик ЛПСП-деталів. Унаслідок поверхневої пластичної деформації підтверджено зменшення розміру кристалітів і збільшення деформації ґратниці та густини дислокацій у поверхневому шарі.

Ключові слова: магнетне фінішне оброблення, Інконель 718, лазерне пошарове стоплення порошку, постоброблення, поверхнева цілісність, функціональні характеристики рельєфу, мікроструктура.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v48/i08/0827.html

PACS: 61.72.Ff, 62.20.Qp, 68.35.Ct, 68.70.+w, 81.40.Wx, 81.65.Ps, 83.60.Np


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. G. M. Volpato, U. Tetzlaff, and M. C. Fredel, Addit. Manuf., 55: 102871 (2022).
  2. A. Vafadar, F. Guzzomi, A. Rassau, and K. Hayward, Appl. Sci., 11: 103729 (2021).
  3. K. Li, J. Zhan, Y. Wang, Y. Qin, N. Gong, D. Z. Zhang, S. Tan, L. E. Murr, and Z. Liu, J. Manuf. Process., 133: 285 (2025).
  4. D. A. Lesyk, S. Martinez, A. Lamikiz, O. O. Pedash, and B. N. Mordyuk, Advanced Manufacturing Processes VI. Lect. Notes Mech. Eng. (Eds. V. Tonkonogyi et al.) (Cham: Springer: 2025).
  5. F. Venturi and R. Taylor, J. Mater. Eng. Perform., 32: 6589 (2023).
  6. R. Zhuk, Z. Chen, M. Anyakin, and J. Yao, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 108: 1163 (2020).
  7. V. Kovalenko, J. Yao, Q. Zhang, M. Anyakin, X. Hu, and R. Zhuk, Procedia CIRP, 42: 96 (2016).
  8. M. Sokolovskyi, O. Siora, Y. Yurchenko, V. Lukashenko, D. Harder, L. Nyrkova, S. Osadchuk, and A. Bernatskyi, Defect Diffus. Forum, 448: 61 (2026).
  9. P. Gradl, D. C. Tinker, A. Park, O. R. Mireles, M. Garcia, R. Wilkerson, and C. Mckinney, J. Mater. Eng. Perform., 31: 6013 (2022).
  10. D. A. Lesyk, B. N. Mordyuk, S. Martinez, O. O. Pedash, and A. Lamikiz, Advanced Manufacturing Processes VI. Lect. Notes Mech. Eng. (Eds. V. Tonkonogyi et al.) (Cham: Springer: 2026).
  11. T. Thuneman, K. S. Raja, and I. Charit, Crystals, 14: 89 (2024).
  12. D. A. Lesyk, S. Martinez, and A. Lamikiz, Procedia CIRP, 124: 89 (2024).
  13. S. Ozer, M. A. Yalçın, G. M. Bilgin, K. Davut, Z. Esen, and A. F. Dericioglu, J. Alloys Compd., 1012: 178465 (2025).
  14. D. A. Lesyk, S. Martinez, V. V. Dzhemelinskyi, O. Stamann, B. N. Mordyuk, and A. Lamikiz, Advances in Design, Simulation and Manufacturing III. Lect. Notes Mech. Eng. (Eds. V. Ivanov et al.) (Cham: Springer: 2020).
  15. D. A. Lesyk, S. Martinez, B. N. Mordyuk, V. V. Dzhemelinskyi, and A. Lamikiz, Advances in Design, Simulation and Manufacturing VII. Lect. Notes Mech. Eng. (Eds. V. Ivanov et al.) (Cham: Springer: 2024).
  16. D. A. Lesyk, S. Martinez, V. V. Dzhemelinskyi, O. Stamann, B. N. Mordyuk, and A. Lamikiz, Proc. 2020 IEEE 10th Int. Conf. Nanomaterials: Applications & Properties (NAP) (Sumy: 2020), p. 02SAMA17-1.
  17. D. A. Lesyk, A. M. Ralls, B. N. Mordyuk, P. L. Menezes, I. Charit, and A. Lamikiz, New Technologies, Development and Application VIII. Lect. Notes Networks Syst. (Eds. I. Karabegović et al.) (Cham: Springer: 2025), vol. 1482, p. 145.
  18. A. Boschetto, L. Bottini, L. Macera, and F. Veniali, Appl. Sci., 10: 138 (2020).
  19. D. A. Lesyk, B. N. Mordyuk, S. Martinez, V. V. Dzhemelinskyi, D. Grochala, A. V. Kotko, and A. Lamikiz, Coatings, 15, Iss. 4: 425 (2025).
  20. D. A. Lesyk, V. V. Dzhemelinskyi, S. Martinez, D. Grzesiak, and B. N. Mordyuk, Advanced Manufacturing Processes IV. Lect. Notes Mech. Eng. (Eds. V. Tonkonogyi et al.) (Cham: Springer: 2023).
  21. C. S. Bagherifard, N. Beretta, S. Monti, M. Riccio, M. Bandini, and M. Guagliano, Mater. Des., 145: 28 (2018).
  22. D. A. Lesyk, B. N. Mordyuk, S. Martinez, V. V. Dzhemelinskyi, D. Grzesiak, D. Grochala, and A. Lamikiz, Lasers Manuf. Mater. Process., 10: 702 (2023).
  23. L. Beránek, V. Rana, Z. Pitrmuc, S. Pathak, L. Pelikán, Š. Petrášek, L. Hlavůňková, P. Zeman, A. Čermák, J. Kopeček, J. Resl, J. Steklý, O. Gregor, P. Novák, and M. Maštera, J. Mater. Res. Technol., 43: 2672 (2026).
  24. J. A. Banderas-Hernández, C. Rubio-González, and A. Gómez-Ortega, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 132: 669 (2024).
  25. H. Soyama, D. Eakins, and A. M. Korsunsky, Int. J. Fatigue, 203: 109342 (2026).
  26. L. Chen, J. Xie, Y. Li, G. Yu, X. Zhang, and X. Ren, J. Mater. Res. Technol., 33: 7668 (2024).
  27. D. A. Lesyk, S. Martinez, B. N. Mordyuk, O. O. Pedash, V. V. Dzhemelinskyi, and A. Lamikiz, Post-Processing Techniques for Additive Manufacturing (Eds. Z. Alam, F. Iqbal, and D. A. Khan) (Boca Raton: Taylor & Francis: 2023).
  28. D. A. Lesyk, B. N. Mordyuk, K. E. Grinkevych, O. O. Pedash, and A. Lamikiz, Advances in Design, Simulation and Manufacturing VIII. Lect. Notes Mech. Eng. (Eds. V. Ivanov et al.) (Cham: Springer: 2025).
  29. D. A. Lesyk, S. Martinez, B. N. Mordyuk, D. Grochala, and A. Lamikiz, New Technologies, Development and Application VII. Lect. Notes Networks Syst. (Eds. I. Karabegović et al.) (Cham: Springer: 2024), vol. 1069, p. 201.
  30. H. Zou, J. Ying, X. Ma, Y. Chen, B. Han, and J. Zhan, Surf. Sci. Technol., 2, No. 17: 46 (2024).
  31. J. Guo, K. H. Au, C.-N. Sun, M. H. Goh, C. W. Kum, K. Liu, J. Wei, H. Suzuki, and R. Kang, J. Mater. Process. Technol., 264: 422 (2019).
  32. M. Marczak, D. A. Moszczynska, and A. P. Wawrzyszcz, Appl. Sci., 15, Iss. 15: 8233 (2025).
  33. Y. Zhao, J. Ratay, K. Li, H. Yamaguchi, and W. Xiong, J. Manuf. Mater. Process., 6, Iss. 2: 43 (2022).
  34. L. Emanuelli, F. Deirmina, and M. Pellizzari, Mater. Charact., 199: 112788 (2023).
  35. W. Tillmann, C. Schaak, J. Nellesen, M. Schaper, M. E. Aydinöz, and K.-P. Hoyer, Addit. Manuf., 13: 93 (2017).
  36. D. A. Lesyk, S. Martinez, O. O. Pedash, V. V. Dzhemelinskyi, and A. Lamikiz, MRS Adv., 7: 197 (2022).
  37. X. Xu, Q. Shen, B. Han, J. Tang, J. Ying, and H. Yang, J. Magn. Magn. Mater., 630: 173458 (2025).
  38. G. Liu, H. Yang, X. Xu, and B. Han, JMMM, 655: 174353 (2026).
  39. Y. Kaynak and E. Tascioglu, Prog. Addit. Manuf., 5: 221 (2020).
  40. M. Ham, S. Park, H. Lee, D. H. Kim, J. H. Sung, G. K. Ahn, G. S. Kim, and B. Lee, J. Manuf. Process., 156A: 569 (2025).
  41. M. Khorasani, A. H. Ghasemi, E. Farabi, M. Leary, I. Gibson, and B. Rolfe, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 120: 3471 (2022).