ФОРМИРОВАНИЕ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ И ДЕФЕКТОВ В СТРУКТУРЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ФУНКЦИОНАЛЬНО-ГРАДИЕНТНЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ПРОВОЛОЧНОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Авторы

  • Андрей Валерьевич Чумаевский Институт физики прочности и материаловедения СО РАН https://orcid.org/0000-0002-1983-4385
  • Александр Олегович Панфилов Институт физики прочности и материаловедения СО РАН https://orcid.org/0000-0001-8648-0743
  • Анна Петровна Зыкова Институт физики прочности и материаловедения СО РАН https://orcid.org/0000-0001-8779-3784
  • Валерий Евгеньевич Рубцов Институт физики прочности и материаловедения СО РАН https://orcid.org/0000-0003-0348-1869
  • Евгений Олегович Княжев Институт физики прочности и материаловедения СО РАН https://orcid.org/0000-0002-1984-9720
  • Ксения Сергеевна Осипович Институт физики прочности и материаловедения СО РАН https://orcid.org/0000-0001-9534-775X
  • Вячеслав Максимович Семенчук Институт физики прочности и материаловедения СО РАН https://orcid.org/0000-0002-7215-0505
  • Вероника Рифовна Утяганова Институт физики прочности и материаловедения СО РАН https://orcid.org/0000-0002-2303-8015
  • Сергей Юрьевич Никонов Институт физики прочности и материаловедения СО РАН https://orcid.org/0000-0001-9431-0226
  • Артем Романович Добровольский Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
  • Евгений Александрович Колубаев Институт физики прочности и материаловедения СО РАН https://orcid.org/0000-0001-7288-3656

DOI:

https://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-1(43)-66-75

Аннотация

В работе представлены результаты исследований особенностей формирования дефектов и неоднородностей в композиционных материалах с металлической матрицей и биметаллических изделиях на основе разнородных металлов и сплавов при получении методом проволочной аддитивной электронно-лучевой технологии. Основными дефектами при печати композитов и биметаллических элементов являются поры, микро- и макротрещины, а также расслоения различного типа. Из неоднородностей структуры можно выделить образующиеся агломераты порошковых частиц, вводимых одновременно с подачей проволоки; крупные фрагменты различных компонентов структуры; интерметаллидные прослойки. На эксплуатационные характеристики образцов данные элементы структуры могут оказывать негативное влияние, в том числе обуславливать резкое падение механических свойств. Основными причинами формирования дефектов различных типов являются несоблюдение оптимальных значений параметров процесса и концентрации компонентов, а также значительные отличия в плотности и температуре плавления структурных составляющих. Модификация процесса подачи материала в зону печати позволяет добиваться относительно однородной структуры различных композиционных материалов и отсутствия крупных дефектов.

Биографии авторов

Андрей Валерьевич Чумаевский, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

д.т.н., старший научный сотрудник лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях

Александр Олегович Панфилов, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

аспирант, младший научный сотрудник лаборатории структурного дизайна перспективных материалов

Анна Петровна Зыкова, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

к.ф.-м.н., старший научный сотрудник, заведующий лабораторией структурного дизайна перспективных материалов

Валерий Евгеньевич Рубцов, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

к.ф.-м.н., ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией контроля качества материалов и конструкций

Евгений Олегович Княжев, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

аспирант, младший научный сотрудник лаборатории структурного дизайна перспективных материалов

Ксения Сергеевна Осипович, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

младший научный сотрудник лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях

Вячеслав Максимович Семенчук, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

аспирант, младший научный сотрудник лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях

Вероника Рифовна Утяганова, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

младший научный сотрудник лаборатории локальной металлургии в аддитивных технологиях

Сергей Юрьевич Никонов, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

к.ф.-м.н., ведущий инженер лаборатории физики упрочнения поверхности

Артем Романович Добровольский, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

аспирант, младший научный сотрудник лаборатории структурного дизайна перспективных материалов

Евгений Александрович Колубаев, Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

д.т.н., заведующий лабораторией локальной металлургии в аддитивных технологиях

Библиографические ссылки

Utyaganova V., Filippov A., Tarasov S., Shamarin N., Gurianov D., Vorontsov A., Chumaevskii A., Fortuna S., Savchenko N., Rubtsov V., Kolubaev E. Characterization of AA7075/AA5356 gradient transition zone in an electron beam wire-feed additive manufactured sample // Materials Characterization. 2021. Vol. 172. Article 110867.

Osipovich K.S., Astafurova E.G., Chumaevskii A.V. et al. Gradient transition zone structure in “steel – copper” sample produced by double wire-feed electron beam additive manufacturing // J. Mater Sci. 2020. Vol. 55. P. 9258–9272.

Astafurova E.A., Astafurov S.V., Reunova K.A., Melnikov E.V., Moskvina V.A., Panchenko M.Yu., Maier G.G., Rubtsov V.E., Kolubaev E.A. Structure Formation in Vanadium-Alloyed Chromium-Manganese Steel with a High Concentration of Interstitial Atoms C + N = 1.9 wt % during Electron-Beam Additive Manufacturing // Physical Mesomechanic. 2022. Vol. 25. No. 1. P. 1–11.

Chumaevskii A., Kalashnikova T., Gusarova A., Knjazhev E., Kalashnikov K., Panfilov A. The Structure Organization and Defect Formation of Cu-Al System Polymetallic Materials Produced by the Electron-Beam Additive Technology. In: 7th International Congress on Energy Fluxes and Radiation Effects (EFRE). 2020. P. 1294–1298.

Niendorf T., Leuders S., Riemer A., Brenne F., Tröster T., Albert Richard H., Schwarze D. Functionally Graded Alloys Obtained by Additive Manufacturing // Advanced engineering materials. 2014. Vol. 16. P. 857–861.

Muller P., Hascoet J.-Y., Mognol P. Toolpaths for additive manufacturing of functionally graded materials (FGM) parts // Rapid Prototyping Journal. 2014. Vol. 20. No. 6. P. 511–522.

Yi Su, Bo Chen, Caiwang Tan, Xiaoguo Song, Jicai Feng. Influence of composition gradient variation on the microstructure and mechanical properties of 316L/Inconel718 functionally graded material fabricated by laser additive manufacturing // Journal of Materials Processing Technology. 2020. Vol. 283. Article 116702.

Ghanavati R., Naffakh-Moosavy H. Additive manufacturing of functionally graded metallic materials: A review of experimental and numerical studies // Journal of Materials Research and Technology. 2021. Vol. 13. P. 1628–1664.

Domack M.S., Baughman J.M. Development of Nickel-Titanium Graded Composition Components // Rapid Proto. J. 2004. Vol. 11. No. 1. P. 41–51.

Matsuo S., Watari F., Ohata N. Fabrication of a functionally graded dental composite resin post and core by laser lithography and finite element analysis of its stress relaxation effect on tooth root // Dent. Mater. J. 2021. Vol. 20. No. 4. P. 257–274.

Zhe Sun, Yuan-Hui Chueh, Lin Li. Multiphase mesoscopic simulation of multiple and functionally gradient materials laser powder bed fusion additive manufacturing processes // AdditiveManufacturing. 2020. Vol. 35. Article 101448.

Xiaoji Zhang, Yuan-hui Chueh, Chao Wei, Zhe Sun, Jiwang Yan, Lin Li. Additive manufacturing of three-dimensional metal-glass functionally gra- dient material components by laser powder bed fusion with insitu powder mixing // Additive Manufacturing. 2020. Vol. 33. Article 101113.

Huang J., Liu G., Yu X., Wu H., Huang Y., Yu S., Fan D. Micro-structure regulation of titanium alloy functionally gradient materials fabricated by alternating current assisted wire arc additive manufacturing // Materials & Design. 2022. Vol. 218. Article 110731.

Chumaevskii A.V, Panfilov A.O., Knyazhev E.O., Zykova A.P., Gusarova A.V., Kalashnikov K.N., Vorontsov A.V., Savchenko N.L., Nikonov S.Y., Cheremnov A.M., Rubtsov V.E., Kolubaev E.A. Production of Gradient Intermetallic Layers Based on Aluminum Alloy and Copper by Electron–beam Additive Technology // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2021. P. 19–31.

Загрузки

Опубликован

31.03.2023

Как цитировать

Чумаевский, А. В., Панфилов, А. О., Зыкова, А. П., Рубцов, В. Е., Княжев, Е. О., Осипович, К. С., Семенчук, В. М., Утяганова, В. Р., Никонов, С. Ю. ., Добровольский, А. Р., & Колубаев, Е. А. (2023). ФОРМИРОВАНИЕ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ И ДЕФЕКТОВ В СТРУКТУРЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ФУНКЦИОНАЛЬНО-ГРАДИЕНТНЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ПРОВОЛОЧНОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ. Вестник Сибирского государственного индустриального университета, 1(1), 66–75. https://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-1(43)-66-75

Выпуск

Раздел

Металлургия и материаловедение

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)