Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов, Москва, Россия:

Е. А. Лукина, ведущий научный сотрудник, эл. почта: lukinaea@viam.ru
Н. В. Петрушин, главный научный сотрудник

Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия:

К. О. Базалеева, доцент

Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов им. А. А. Бочвара, Москва, Россия:
Е. В. Цветкова, инженер 1-й категории

Проведено исследование структурно-фазового состояния жаропрочного никелевого сплава ЖС6К-ВИ, полученного методом селективного лазерного плавления с применением технологии стохастического экспонирования («шахматная» штриховка). Структурные исследования проводили методами растровой электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа. Установлен фазовый состав в исходном состоянии, а также после термической и газостатической обработок. В исходном состоянии после селективного лазерного плавления в структуре присутствуют пересыщенный γ-твердый раствор и карбидные частицы MeC (Ме = Ti, Мо, W) с ГЦК кристаллической решеткой. По наличию на дифрактограмме сверхструктурных максимумов выявлено упорядочение никелевого твердого раствора. Показано, что в ходе дополнительной термической обработки происходит изменение типа карбидных частиц на Ме₆C и однозначно фиксируется присутствие упрочняющей фазы γ' (Ni₃Al). Особенностью структурного состояния жаропрочного никелевого сплава после лазерной перекристаллизации является наличие текстуры: в плоскости движения лазерного луча γ-твердый раствор имеет преимущественную ориентировку {100}, а в поперечном сечении повышенной интенсивностью обладает отражение (220). Исследования структуры в растровом электронном микроскопе и измерения микротвердости показали, что в ходе термической обработки происходит релаксация термических напряжений, дораспад пересыщенного γ'-твердого раствора и коагуляция частиц γ'-фазы, что приводит к уменьшению твердости сплава.

В работе принимала участие П. Л. Журавлева (Всероссийский научно-иссле довательский институт авиационных материалов).

Исследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ – грант № 14-29-10246, а также при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках соглашения о предоставлении субсидии № 14.595.21.0002 от 22.08.2014 г. (уникальный идентификатор № RFMEFI59514X0002), с использованием оборудования ЦКП «Климатические испытания ФГУП «ВИАМ».

1. Чабина Е. Б., Алексеев А. А., Филонова Е. В., Лукина Е. А. Применение методов аналитической микроскопии и рентгеноструктурного анализа для исследования структурно-фазового состояния материалов // Труды ВИАМ. 2013. № 5. [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://viam-works.ru/plugins/content/journal/uploads/articles/pdf/37.pdf.
2. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1. С. 3–33.
3. Каблов Е. Н. Авиационное материаловедение: итоги и перспективы // Вестник РАН. 2002. Т. 72, № 1. С. 3–12.
4. Неруш С. В., Евгенов А. Г. Исследование мелкодисперсного металлического порошка жаропрочного сплава марки ЭП648-ВИ применительно к лазерной LMD-наплавке, а также оценка качества наплавки порошкового материала на никелевой основе на рабочие лопатки ТВД // Труды ВИАМ. 2014. № 3. [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://viam-works.ru/ru/articles?art_id=648.
5. Vilaro T., Colin C., Bartout J. D., Naze L., Sennour M. Microstructural and mechanical approaches of the selective laser melting process applied to a nickel-base superalloy // Materials Science and Engineering A. 2012. Vol. 534. Р. 446–451.
6. Vrancken B., Wauthle R., Kruth J.-P., Van Humbeeck J. Study of the Influence of Material Properties on Residual Stress in Selective Laser Melting // Proc. of Solid Freeform Fabrication Symposium, August 12–14, 2013, Austin, Texas, USA. P. 393–407.
7. Каблов Е. Н., Петрушин Н. В., Светлов И. Л., Демонис И. М. Никелевые литейные жаропрочные сплавы нового поколения // Авиационные материалы и технологии. 2012. № 5. С. 36–52.
8. Базалеева К. О., Цветкова Е. В., Смуров И. Ю., Ядройцев И. А., Базалеев Е. В., Костюк Ю. Г. Ячеистая структура в аустенитных сплавах, полученных методом селективного лазерного плавления // Перспективные материалы. 2014. № 3. С. 55–62.
9. Vrancken B., Thijs L., Kruth J.-P., Humbeeck J. Heat treatment of Ti₆Al₄V produced by Selective Laser Melting: Microstructure and mechanical properties // Journal of Alloys and Compounds. 2012. Vol. 541. P. 177–185.
10. Thijs L., Kempen K., Kruth J.-P., Van Humbeeck J. Fine-structured aluminium products with controllable texture by Selective Laser Melting of pre-alloyed AlSi10Mg powder // Acta Materialia. [Электронный ресурс]. — Режим доступа : https://lirias.kuleuven.be/bitstream/123456789/369343/3/Thijs+et+al+2012_fine-structured+aluminium+products+with+controllable+texture+by+SLM+of+AlSi10Mg+powder_postprint.pdf.
11. Takaichi A., Suyalatu, Nakamoto T., Joko N., Nomura N. et al. Microstructures and mechanical properties of Co–29Cr–6Mo alloy fabricated by selective laser melting process for dental applications // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2013. Vol. 21. P. 67–76.
12. 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. P. 2229–2239.
13. Каблов Е. Н., Оспенникова О. Г., Базылева О. А. Материалы для высокотеплонагруженных деталей газотурбинных двигателей // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. № SP2. С. 13–19.
14. Каблов Е. Н., Рыльников В. С., Евгенов А. Г., Афанасьев-Ходыкин А. Н. Исследование мелкодисперсных порошков припоев для диффузионной вакуумной пайки, полученных методом атомизации расплава // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. № SP2. С. 79–87.
15. Евгенов А. Г., Неруш С. В., Василенко С. А. Получение и опробование мелкодисперсного металлического порошка высокохромистого сплава на никелевой основе применительно к лазерной LMD-наплавке // Труды ВИАМ. 2014. № 5. [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://viam-works.ru/plugins/content/journal/uploads/articles/pdf/664.pdf.
16. Каблов Е. Н., Оспенникова О. Г., Сидоров В. В., Ригин В. Е., Каблов Д. Е. Особенности технологии выплавки и разливки современных литейных высокопрочных никелевых сплавов // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. № SP2. С. 68–78.
17. Каблов Е. Н., Бунтушкин В. П., Морозова Г. И., Базылева О. А. Основные принципы легирования интерметаллида Ni₃Al при создании высокотемпературных сплавов // Материаловедение. 1998. № 7. С. 13–15.
18. Толорайя В. Н., Филонова Е. В., Чубарова Е. Н., Комарова Т. И., Остроухова Г. А. Исследование влияния ГИП на микропористость в монокристаллических отливках безуглеродистых жаропрочных сплавов // Авиационные материалы и технологии. 2011. № 1. С. 20–26.