Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsionalʹnye pokrytiya

Расширенный поиск

АНИЗОТРОПИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-3-4-11

Полный текст:

Аннотация

Рассмотрены  причины возникновения анизотропии свойств в изделиях, изготавливаемых по  технологии селективного лазерного плавления металлических порошковых материалов.  Представлены результаты оценки механических свойств образцов из сплавов основе титана Ti–6Al–4V, ВТ6 и жаропрочного никелевого сплава Inconel 718  в различных направлениях. Исследована микроструктура компактных образцов, полученных селективным лазерным  плавлением.  Приведена зависимость их механических свойств от ориентации заготовок относительно рабочей платформы установки. Анализ микрошлифов из сплава Ti–6Al–4V показал, что у образца  прямоугольной формы направление зеренной структуры соответствует направлению выращивания, тогда как при  изготовлении тонких  элементов сетчатой конструкции за счет  их меньшего сечения протекают иные  тепловые процессы, что сказывается на условиях кристаллизации и формирующейся микроструктуре: в зависимости от угла наклона элемента сетчатой конструкции изменяются направление и форма зерен.

Об авторах

А. А. Попович
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург
Россия

Доктор технических наук, профессор кафедры технологии и исследования материалов (ТИМ) СПбПУ, директор Института металлургии, машиностроения и транспорта СПбПУ.

195251, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 29. E-mail: popovicha@mail.ru



В. Ш. Суфияров
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург
Россия

Кандиат технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории «Функциональные материалы» СПбПУ



Е. В. Борисов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург
Россия

Аспирант кафедры ТИМ, научный  сотрудник лаборатории «Функциональные материалы» СПбПУ



И. А. Полозов
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург
Россия
Студент кафедры ТИМ, инженер лаборатории «Функциональные материалы» СПбПУ


Д. В. Масайло
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург
Россия
Ведущий инженер лаборатории «Функциональные материалы» СПбПУ


А. В. Григорьев
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; «Климов», ОАО, Санкт-Петербург
Россия

Аспирант кафедры ТИМ СПбПУ, генеральный конструктор ОАО «Климов».

194100, Санкт-Петербург, ул. Кантемировская, 11. E-mail: klimov@klimov.ru



Список литературы

1. Zlenko M.A., Popovich A.A., Mut ylina I.N. Additivnye tekhnologii v mashinostroenii [Additive technologies in machine industry]. Saint-Petersburg: Izdatel’stvo Polytech.Univ. (SPbGU), 2013.

2. Simonelli M., Tse Y.Y., Tuck C. Effect of the build orientation on the Mechanical Properties and Fracture Modes of SLM Ti—6Al—4V. Mater. Sci. Eng. A. 2014. Vol. 616. P. 1—11.

3. Kunze K., Etter T., Grässlin J., Shklover V. Texture, anisotropy in microstructure and mechanical properties of IN-738LC alloy processed by selective laser melting (SLM). Mater. Sci. Eng. A. 2015. Vol. 620. P. 213—222.

4. Thijs L., Kempen K., Kruth J.P., Van Humbeeck J. Finestructured aluminium products with controllable texture by selective laser melting of pre-alloyed AlSi10Mg powder. Acta Mater. 2013. Vol. 61. No. 5. P. 1809—1819.

5. Thijs L., Sistiaga M.L.M., Wauthle R., Xie Q., Kruth J.P., Van Humbeeck J. Strong morphological and crystallographic texture and resulting yield strength anisotropy in selective laser melted tantalum. Acta Mater. 2013. Vol. 61. No. 12. P. 4657—4668.

6. Mertens A., Reginster S., Paydas H., Contrepois Q., Dormal T., Lemaire O., Lecomte-Beckers J. Mechanical properties of alloy Ti—6Al—4V and of stainless steel 316L processed by selective laser melting: inf luence of out-of-equilibrium microstructures. Powder Metallurgy. 2014. Vol. 57. No. 3. P. 184—189.

7. Carter L.N., Martin C., Withers P.J., Attallah M.M. The inf luence of the laser scan strategy on grain structure and cracking behaviour in SLM powder-bed fabricated nickel superalloy. J. Alloys and Compounds. 2014. Vol. 615. P. 338—347.

8. Song B., Dong S., Coddet P., Liao H., Coddet C. Fabrication of NiCr alloy parts by selective laser melting: columnar microstructure and anisotropic mechanical behavior. Mater. and Design. 2014. Vol. 53. P. 1—7.

9. Vrancken B., Thijs L., Kruth J.P., Van Humbeeck J. Microstructure and mechanical properties of a novel β titanium metallic composite by selective laser melting. Acta Mater. 2014. Vol. 68. P. 150—158.

10. Dadbakhsh S., Vrancken B., Kruth J.P., Luyten J., Van Humbeeck J. Texture and anisotropy in selective laser melting of NiTi alloy. Mater. Sci. Eng.: A. 2016. Vol. 650. P. 225—232.

11. Popovich A. A., Sufiiarov V.Sh., Borisov E.V., Polozov I.A. Microstructure and mechanical properties of Inconel 718 produced by SLM and subsequent heat treatment. Key Eng. Mater. 2015. Vol. 651-653 P. 665—670.

12. Wauthle R., Vrancken B., Beynaerts B., Jorissen K., Schrooten J., Kruth J. P., Van Humbeeck J. Effects of build orientation and heat treatment on the microstructure and mechanical properties of selective laser melted Ti6Al4V lattice str uctures. Additive Manufacturing. 2015. Vol. 5. P. 77—84.

13. Frazier W. E. Metal additive manufacturing: A review. J. Mater. Eng. Perform. 2014. Vol. 23. No. 6. P. 1917—1928.

14. Yadroitsev I., Bertrand P., Antonenkova G., Grigoriev S., Smurov I. Use of track/layer morphology to develop functional parts by selective laser melting. J. Laser Appl. 2013. Vol. 25. No. 5. P. 052003.

15. Wu M.W., Lai P.H., Chen J.K. Anisotropy in the impact toughness of selective laser melted Ti—6Al—4V alloy. Mater. Sci. Eng.: A. 2016. Vol. 650. P. 295—299.

16. Chlebus E., Kuźnicka B., Kurzynowski T., Dybała B. Microstructure and mechanical behaviour of Ti—6Al—7Nb alloy produced by selective laser melting. Mater. Characterization. 2011. Vol. 62. No. 5. P. 488—495.

17. Vilaro T., Colin C., Bartout J.D. As-fabricated and heattreated microstructures of the Ti—6Al—4V alloy processed by selective laser melting. Metal. Mater. Trans.: A. 2011. Vol. 42. No. 10. P. 3190—3199.

18. Ahuja B, Schaub A, Karg M, Lechner M, Merklein M, Schmidt M. Developing LBM process parameters for Ti—6Al—4V thin wall structures and determining the corresponding mechanical characteristics. Phys. Proc. 2014. Vol. 56. P. 90—98.

19. Qiu C., Adkins N.J.E., Attallah M.M. Microstructure and tensile properties of selectively laser-melted and of HIPed laser-melted Ti—6A l—4V. Mater. Sci. Eng.: A. 2013. Vol. 578. P. 230—239.

20. ASTM F2924Standard Specification for Additive Manufacturing Titanium — 6 Aluminum — 4 Vanadium with Powder Bed Fusion.

21. ASTM F3055 Additive Manufacturing Nickel Alloy (UNS N07718) with Powder Bed Fusion.

22. Popovich A., Sufiiarov V., Borisov E., Polozov I. Microstructure and mechanical properties of Ti—6Al—4V manufactured by SLM. Key Eng. Mater. 2015. Vol. 651-653 P. 677—682.

23. Cain V., Thijs L., Van Humbeeck J., Van Hooreweder B., Knutsen R. Crack propagation and fracture toughness of Ti6Al4V alloy produced by selective laser melting. Additive Manufacturing. 2015. Vol. 5. P. 68—76.

24. Rafi H.K., Starr T.L., Stucker B.E. A comparison of the tensile, fatigue, and fracture behavior of Ti—6Al—4V and 15-5 PH stainless steel parts made by selective laser melting. Int. J. Adv. Manufact. Technol. 2013. Vol. 69. No. 5-8. P. 1299—1309.

25. Buchbinder D., Meiners W., Pirch N., Wissenbach K., Schrage J. Investigation on reducing distortion by preheating during manufacture of aluminum components using selective laser melting. J. Laser Appl. 2014. Vol. 26. No. 1. P. 012004.

26. Sufiiarov V.Sh., Borisov E.V., Polozov I.A. Selective laser melting of the Inconel 718 nickel superalloy. Appl. Mech. Mater. 2015. Vol. 698. P. 333—338.

27. Sufiiarov V.Sh., Popovich A.A., Borisov E.V., Polozov I.A. Layer thickness inf luence on the Inconel 718 alloy microstructure and properties under selective laser melting. Tsvetnye Metally. 2016. No 1. P. 81—86.

28. Collins P.C., Welk B., Searles T., Tiley J., Russ J.C., Fraser H.L. Development of methods for the quantification of microstructural features in α+β-processed α/β titanium alloys. Mater. Sci. Eng.: A. 2009. Vol. 508. No. 1. P. 174—182.


Для цитирования:


Попович А.А., Суфияров В.Ш., Борисов Е.В., Полозов И.А., Масайло Д.В., Григорьев А.В. АНИЗОТРОПИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsionalʹnye pokrytiya. 2016;(3):4-11. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-3-4-11

For citation:


Popovich A.A., Sufiiarov V.S., Borisov E.V., Polozov I.A., Masaylo D.V., Grigoriev A.V. ANISOTROPY OF MECHANICAL PROPERTIES OF PRODUCTS MANUFACTURED USING SELECTIVE LASER MELTING OF POWDERED MATERIALS. Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional’nye Pokrytiya (Universitiesʹ Proceedings. Powder Metallurgy аnd Functional Coatings). 2016;(3):4-11. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-3-4-11

Просмотров: 492


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)