Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург, Россия:

В. Ш. Суфияров, вед. науч. сотр., эл. почта: vadim.spbstu@yandex.ru

А. А. Попович, директор Института металлургии, машиностроения и транспорта

Е. В. Борисов, аспирант, науч. сотр.

И. А. Полозов, инженер

В данной работе было проведено комплексное исследование процесса селективного лазерного плавления жаропрочного никелевого сплава Inconel 718. Был исследован исходный материал, в частности, представлены результаты исследования морфологии, гранулометрического состава, эволюции структуры и фазового состава порошка никелевого сплава, полученного газовой атомизацией расплава. Исследование частиц порошка показало, что он характеризуется хорошей текучестью, более чем на 90 % состоит из  -Ni-фазы и обладает формой частиц, близкой к сферической, но на некоторых из них присутствуют наросты-сателлиты. Было проведено исследование влияния параметров процесса селективного лазерного плавления данного сплава на пористость образцов. В качестве варьируемых параметров использовали мощность лазерного излучения, скорость сканирования поверхности лазером и расстояние между единичными проходами лазера. Проведенное исследование показало, что наилучшие результаты (относительная плотность 99,7 %) достигнуты при мощности лазера 245 Вт, его скорости передвижения 755 мм/с и расстоянии между проходами 90 мкм. Представлены результаты механических испытаний образцов из сплава Inconel 718, которые показали, что их прочностные и пластические свойства сопоставимы со свойствами образцов, полученных по технологии литья до термической обработки. В частности, предел прочности полученных образцов составляет 851–949 МПа, предел текучести — 569–609 МПа, а относительное удлинение образцов — 9,8–31,7 %. Для дальнейшего улучшения качества получаемых изделий необходимо проведение термической обработки, направленной на оптимизацию фазового и структурного состояния, а также снятие термических и усадочных напряжений.

Работа выполнена в рамках Соглашения о предоставлении субсидии № 14.626.21.0001 по федеральной целевой программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы».

1. Симс Ч. Т., Столофф Н. С., Хагель У. К. Суперсплавы II: жаропрочные материалы для аэрокосмических и энергетических установок. — М. : Металлургия, 1995. — 385 с.

2. Reed R. C. The Superalloys. Fundamentals and Applications. — New York : Cambridge university press, 2006. — 372 p.

3. Proceedings of 12th International Symposium on Superalloys. — New Jersey : John Wiley & Sons Inc., 2012. — 904 p. 

4. Зленко М. А., Попович А. А., Мутылина И. Н. Аддитивные технологии в машиностроении. — СПб. :Изд-во Политехнического ун-та, 2013. — 222 с.

5. Неруш С. В., Евгенов А. Г., Ермолаев А. С., Рогалев А. М. Исследование мелкодисперсного металлического порошка жаропрочного сплава на никелевой основе для лазерной LMD наплавки //Вопросы материаловедения. 2013. № 4. С. 98–107.

6. Jia Q., Gu D. Selective laser melting additive manufacturing of Inconel 718 superalloy parts: Densification, microstructure and properties // J. Alloys and Compounds. 2014. Vol. 585. P. 713–721.

7. Jia Q., Gu D. Selective laser melting additive manufactured Inconel 718 superalloy parts: High-temperature oxidation property and its mechanisms // Optics & Laser Technology. 2014. Vol. 62. P. 161–171.

8. ISO 13320:2009. Гранулометрический анализ. Методы лазерной дифракции.

9. ГОСТ 20899–98. Порошки металлические. Определение текучести с помощью калиброванной воронки (прибора Холла). — Введ. 2001–07–01. 

10. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 1986–01–01.

11. Либенсон Г. А., Лопатин В. Ю., Комарницкий Г. В. Процессы порошковой металлургии. Т. 1. Производство металлических порошков. — М. : МИСиС, 2001. — 368 с. 

12. Суфияров В. Ш. Анализ и моделирование процессов формирования дендритной неоднородности в сталях с целью ее устранения : дис. … канд. техн. наук. — СПб. : СПбГПУ, 2013. — 189 с.

13. Wang Z., Guan K., Gao M., Li X., Chen X., Zeng X. The microstructure and mechanical properties of deposited-IN718 by selective laser melting // J. Alloys and Compounds. 2012. Vol. 513. P. 518–523.

14. Yasa E., Deckers J., Kruth J. The investigation of the influence of laser re-melting on density, surface quality and microstructure of selective laser melting parts // Rapid Prototyping Journal. 2011. Vol. 17, No. 5. P. 312–327.

15. Amato K. N., Gaytan S. M., Murr L. E., Martinez E., Shindo P. W., Hernandez J., Collins S., Medina F. Microstructures and mechanical behavior of Inconel 718 fabricated by selective laser melting // Acta Materialia. 2012. Vol. 60, No. 5. P. 2229–2239. 

16. Yadroitsev I., Smurov I. Selective laser melting technology: from the single laser melted track stability to 3D parts of complex shape // Physics Procedia. 2010. Vol. 5. P. 551–560.

17. El-Bagoury N., Matsuba T., Yamamoto K., Miyahara H., Ogi K. Influence of Heat Treatment on the Distribution of Ni2Nb and Microsegregation in Cast Inconel 718 Alloy // Materials Transactions. 2005. Vol. 46, No. 11. P. 2478–2483.