ФОРМИРОВАНИЕ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ И ДЕФЕКТОВ В СТРУКТУРЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ФУНКЦИОНАЛЬНО-ГРАДИЕНТНЫХ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ПРОВОЛОЧНОЙ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
DOI:
https://doi.org/10.57070/2304-4497-2023-1(43)-66-75Аннотация
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.
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
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2023 Андрей Валерьевич Чумаевский, Александр Олегович Панфилов, Анна Петровна Зыкова, Валерий Евгеньевич Рубцов, Евгений Олегович Княжев, Ксения Сергеевна Осипович, Вячеслав Максимович Семенчук, Вероника Рифовна Утяганова, Сергей Юрьевич Никонов, Артем Романович Добровольский, Евгений Александрович Колубаев

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.