vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2025-3(53)-63-72vsgiu-722Research ArticleРаздел 2. Металлургия и материаловедениеSection 2. Metallurgy and Materials ScienceИССЛЕДОВАНИЕ НАСЛЕДСТВЕННОГО ВЛИЯНИЯ СТРУКТУРЫ ИСХОДНОЙ МЕТАЛЛОПОРОШКОВОЙ КОМПОЗИЦИИ И ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКИ НА КАЧЕСТВО НАПЛАВЛЕННЫХ СЛОЕВ СПЛАВА МАРКИ ЭП648INVESTIGATION OF THE HEREDITARY EFFECT OF THE STRUCTURE OF THE INITIAL METAL-POWDER COMPOSITION AND THE PARAMETERS OF LASER SURFACING ON THE QUALITY OF DEPOSITED LAYERS OF EP648 ALLOYhttps://orcid.org/0009-0007-6537-0079НегодяевВадим ОлеговичNegodyaevVadim O.

аспирант кафедры литейных и высокоэффективных технологий, начальник бюро сварки и пайки

Postgraduate student of the Department of Foundry and High-Efficiency Technologies, Head of the Welding and Soldering Bureau

vadim031198@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0001-0155-350XСелеменевРоман ЮрьевичSelemenevRoman Y.

аспирант кафедры литейных и высокоэффективных технологий, инженер-технолог 2 категории

postgraduate student of the Department of Foundry and High-Efficiency Technologies, Technological Engineer of the 2nd category

romanchev98@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5625-848XЖаткинСергей СергеевичZhatkinSergey S.

к.т.н., профессор кафедры литейных и высокоэффективных технологий

Cand. Sci. (Eng.), Professor of the Department of Foundry and High-Performance Technologies

sergejat@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7061-0144НикитинКонстантин ВладимировичNikitinKonstantin V.

д.т.н., профессор кафедры литейных и высокоэффективных технологий, декан факультета машиностроения, металлургии и транспорта

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of Foundry and High-Efficiency Technologies, Dean of the Faculty of Mechanical Engineering, Metallurgy and Transport

kvn-6411@mail.ruДолинскийВладимир АлександровичDolinskiiVladimir A.

к.т.н., начальник управления перспективного развития

Cand. Sci. (Eng.), Head of the Department of Advanced Development

dolinskiy.vladimir@gmail.comСамарский государственный технический университет; ПАО «ОДК-Кузнецов»РоссияSamara State Technical University; PJSC UEC-KuznetsovRussian FederationСамарский государственный технический университетRussian FederationSamara State Technical UniversityRussian FederationПАО «ОДК-Кузнецов»Russian FederationPJSC UEC-KuznetsovRussian Federation202530092025036372Copyright © Негодяев В., Селеменев Р., Жаткин С., Никитин К., Долинский В., 20252025Негодяев В., Селеменев Р., Жаткин С., Никитин К., Долинский В.Negodyaev V., Selemenev R., Zhatkin S., Nikitin K., Dolinskii V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/722

Приведены результаты исследований химического и гранулометрического составов металлопорошковых композиций (МПК) марки ЭП648 (ХН50ВМТЮБ) фракцией 40 ‒ 150 мкм, полученных газовой атомизацией (МПК 1) и центробежным плазменным распылением (МПК 2), определение размера частиц порошков проводили методом сухого просеивания по ГОСТ 18318 ‒ 94, текучесть порошков была проверена в соответствии с ГОСТ 20899 ‒ 98 при помощи калиброванной воронки (прибор Холла), насыпная плотность ‒ в соответствии с ГОСТ 19440 ‒ 94. Согласно исследованиям обе партии композиций по своим параметрам соответствуют нормативной документации ТУ 78-265 ‒ 2023. Проведена прямая лазерная наплавка при погонной энергии 60 и 70 Дж/мм на пластины из материала ХН68ВМТЮК-ВД (ЭП693) на установке технологической лазерного выращивания модели ИЛИСТ-XL с использованием исследуемых металлопорошковых композиций. Режимы наплавки подбирали согласно предыдущим исследованиям. В образцах, наплавленных из композиции 1 обнаружены множественные поры (0,06 ‒ 0,08 мм), горячие кристаллизационные трещины протяженностью 0,3 ‒ 0,6 мм, проходящие по границе столбчатых кристаллов. В образцах, наплавленных из композиции 2, дефектов не обнаружено. Исследованы основные параметры металлопорошковых композиций, влияющие на образование структурных дефектов наплавленного материала. Определены основные дефекты исходных металлопорошковых композиций, оказывающие отрицательное наследственное влияние на качество наплавляемого материала: наличие сателлитов (мелких частиц, соединенных с более крупными) и пор на поверхности частиц порошка, что непосредственно связано с методом их получения. Установлено влияние погонной энергии на остаточную пористость наплавленного материала.

The results of studies of the chemical and granulometric composition of metal powder compositions of the EP648 brand (CrNi 50WoMoTiAlNb), fraction 40 ‒ 150 microns, obtained by gas atomization (MPC 1) and centrifugal plasma spraying (MPC 2), the particle size of the powders was determined by dry sieving according to GOST 18318 ‒ 94, the fluidity of the powders was checked in accordance with GOST 20899 ‒ 98. using a calibrated funnel (Hall device), the bulk density is in accordance with GOST 19440 ‒ 94. According to research, both batches of compositions comply with the regulatory documentation TU 78-265 ‒ 2023 in their parameters. Direct laser surfacing was carried out at a running energy of 60 J/mm and 70 J/mm on plates made of CrNi68WoMoTiAlCo-VD (EP693) grade material on an ILIST-XL technological laser growing unit using the studied metal-powder compositions, the surfacing modes were selected according to previous studies. In the samples deposited from composition 1, multiple pores (0.06 ‒ 0.08 mm) were found, as well as hot crystallization cracks 0.3 ‒ 0.6 mm long, extending along the boundary of columnar crystals. No defects were found in the samples deposited from composition 2. The main parameters of metal-powder compositions affecting the formation of structural defects in the deposited material are investigated. The main defects of the initial metal-powder compositions that have a negative hereditary effect on the quality of the deposited material have been identified: the presence of satellites (small particles connected to larger ones) and pores on the surface of the powder particles, which is directly related to the method of their preparation. The effect of linear energy on the residual porosity of the deposited material has been established.

прямая лазерная наплавкаметаллопорошковая композицияхимический составнасыпная плотностьмикроструктурапорыdirect laser depositionmetal-powder compositechemical compositionbulk densitymicrostructureporosityReferencesJinguo Li, Lin Zhou, Nannan Lu, Wei Song, Jingjing Liang, Yizhou Zhou a, Liming Lei, Lei Shi. Advances and challenges in energy field assisted additive manufacturing nickel-based superalloys: Printability, microstructure, and performance. Journal of Materials Science & Technology. 2025;239:124‒152.Li C., Zhou L., Lu N., Song V., Liang C., Zhou I., Lei L., Shi L. Achievements and problems in the field of energy, additive production of nickel-based superalloys: printability, microstructure and operational characteristics. Journal of Materials Science & Technology. 2025;(239):124–152. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2025.03.010https://doi.org/10.1016/j.jmst.2025.03.010Dong Hang, Liu Yonghong, Shen Y., Wang X. Optimizing Machining Parameters of Compound Machining of Inconel718. Procedia CIRP. 2016;42:51‒56.Dong Hang, Liu Yonghong, Shen Y., Wang X. Optimizing Machining Parameters of Compound Machining of Inconel718. Procedia CIRP. 2016;42:51‒56.https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.02.185.https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.02.185.Mazalov I.S., Volkov A.M., Lomberg B.S., Chabina E.B. Microstructure and mechanical properties of high-strength nickel alloy VZH172 obtained by hot isostatic pressing of granules. Trudy VIAM. 2022;(9(115)):15–27. (In Russ.). https://doi.org/10.18577/2307-6046-2022-0-9-15-27Мазалов И.С., Волков А.М., Ломберг Б.С., Чабина Е.Б. Микроструктура и механические свойства никелевого высокопрочного сплава ВЖ172, полученного методом горячего изостатического прессования гранул. Труды ВИАМ. 2022; (9(115)):15–27. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2022-0-9-15-27Yang Yongqiang, Jiang Renwu, Han Changjun, Chen Jiaqi, Li Haoran, Wang Yan, Tang Jinrong, Zhou Heng, Hu Weinan, Zheng Boyuan, Liu Zixin, Song Changhui, Wang Di. Frontiers in Laser Additive Manufacturing Technology. Additive Manufacturing Frontiers. 2024;3:200160.Yang Yongqiang, Jiang Renwu, Han Changjun, Chen Jiaqi, Li Haoran, Wang Yan, Tang Jinrong, Zhou Heng, Hu Weinan, Zheng Boyuan, Liu Zixin, Song Changhui, Wang Di. Frontiers in Laser Additive Manufacturing Technology. Additive Manufacturing Frontiers. 2024;3:200160.https://doi.org/10.1016/j.amf.2024.200160https://doi.org/10.1016/j.amf.2024.200160Mateichyk Vasyl, Ahieiev Maksym, Mościszewski Jakub, Ustincev Serhii, Vo-lodarets Mykyta, Kovbasenko Serhii. The use of additive technologies for the restoration and strengthening of parts of transport means. Transportation Research Procedia. 2023;74:592‒599.Mateichyk Vasyl, Ahieiev Maksym, Mościszewski Jakub, Ustincev Serhii, Vo-lodarets Mykyta, Kovbasenko Serhii. The use of additive technologies for the restoration and strengthening of parts of transport means. Transportation Research Procedia. 2023;74:592‒599. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2023.11.186.Alishin M.I., Knyazev A.E. Production of metal powder compositions of high purity titanium alloys by induction gas atomization for additive technologies. Trudy VIAM. 2017;11(59):37–45. (In Russ.).Алишин М.И., Князев А.Е. Производство металлопорошковых композиций высокой чистоты титановых сплавов методом индукционной газовой атомизации для аддитивных технологий. Труды ВИАМ. 2017;11(59): 37–45.Gullipalli Ch. Thawari N., Gupta T.V.K. Humping defects in laser based direct metal deposition. Materials Today: Proceedings. 2023. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.06.169Gullipalli Ch., Thawari N., Gupta T.V.K. Humping defects in laser based direct metal deposition. Materials Today: Proceedings. 2023. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.06.169Jiang Pengfei, Zhang C.H., Zhang S., Zhang J.B., Chen J., Liu Y. Microstructure evolution, wear behavior, and corrosion performance of alloy steel gradient material fabricated by direct laser deposition. Journal of Materials Research and Technology. 2020;9:1702‒11716. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.08.074.Jiang Pengfei, Zhang C.H., Zhang S., Zhang J.B., Chen J., Liu Y. Microstructure evolution, wear behavior, and corrosion performance of alloy steel gradient material fabricated by direct laser deposition. Journal of Materials Research and Technology. 2020;9:1702‒11716. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.08.074.Bukaeva, A.Z. Laser cladding as a promising method for strengthening and restoring modern mechanical engineering parts. Voprosy nauki i obrazovaniya. 2023;(3(168)):6–9. (In Russ.).Букаева А.З. Лазерная наплавка, как пер-спективный метод упрочнения и восстановления деталей современного машиностроения. Вопросы науки и образования. 2023;(3(168)):6–9.Ribeiro Kandice, Mariani Fábio, Idogava Henrique, Silva Gustavo, Silveira Zilda, Lima Milton, Coelho Reginaldo. Evaluation of laser polishing as post-processing of Inconel 625 produced by Directed Energy Deposition. Procedia Manufacturing. 2021;53:368‒374.Ribeiro Kandice, Mariani Fábio, Idogava Henrique, Silva Gustavo, Silveira Zilda, Lima Milton, Coelho Reginaldo. Evaluation of laser polishing as post-processing of Inconel 625 produced by Directed Energy Deposition. Procedia Manufacturing. 2021;53:368‒374.https://doi.org/10.1016/j.promfg.2021.06.040https://doi.org/10.1016/j.promfg.2021.06.040Hua B., Yin J., Wang B., Lu Y., Zhan W., Huang K., Han B., He B., Zhang Q. Micro-structure evolution and performance improvement of 42CrMo steel repaired by an ultrasonic rolling assisted laser directed energy deposition IN718 superalloy. Journal of Alloys and Compounds. 2025;1026:180385. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.180385Bingli Hua, Jiawei Yin, Bingzheng Wang, Yu Lu, Wenbin Zhan, Ke Huang a, Bin Han, Bo He, Qi Zhang. Microstructure evolution and performance improvement of 42CrMo steel repaired by an ultrasonic rolling assisted laser directed energy deposition IN718 superalloy. Journal of Alloys and Compounds. 2025;1026:180385. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2025.180385Nerush S.V., Evgenov A.G. Study of finely dispersed metal powder of heat-resistant alloy grade EP648-VI as applied to laser LMD surfacing, as well as assessment of the quality of surfacing of nickel-based powder material on turboprop working blades. Trudy VIAM. 2014;(3):20. (In Russ.).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):20.Piscopo Gabriele, Atzeni Eleonora, Biamino Sara, Iuliano Luca, Mazzucato Federico, Saboori Abdollah, Salmi Alessandro, Valente Anna. Analysis of single tracks of IN718 produced by laser powder directed energy deposition process. Procedia CIRP. 2022;112:340‒345.Piscopo Gabriele, Atzeni Eleonora, Biamino Sara, Iuliano Luca, Mazzucato Federico, Saboori Abdollah, Salmi Alessandro, Valente Anna. Analysis of single tracks of IN718 produced by laser powder directed energy deposition process. Procedia CIRP. 2022;112:340‒345.https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.09.006https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.09.006Vundru Chaitanya, Singh Ramesh, Yan Wenyi, Karagadde Shyamprasad. Effect of spreading of the melt pool on the deposition characteristics in laser directed energy deposition. Procedia Manufacturing. 2021;53:407‒416.Vundru Chaitanya, Singh Ramesh, Yan Wenyi, Karagadde Shyamprasad. Effect of spreading of the melt pool on the deposition characteristics in laser directed energy deposition. Procedia Manufacturing. 2021;53:407‒416.https://doi.org/10.1016/j.promfg.2021.06.043.https://doi.org/10.1016/j.promfg.2021.06.043.Saprykin A.A., Kuzmin V.I., Sergachev D.V., Dudikhin D.V. Application of plasma treatment for spheroidization of metal powders. Aktual'nye problemy v mashinostroenii. 2017;4(2):16–20. (In Russ.).Сапрыкин А.А., Кузьмин В.И., Сергачев Д.В., Дудихин Д.В. Применение плазменной обработки для сфероидизации металлических порошков. Актуальные проблемы в маши-ностроении. 2017;4(2):16–20.Yagodin M.G. Research of the process and development of technology for the production of finely dispersed granules of heat-resistant nickel alloys for the production of gas turbine engine disks: Abstract of Cand. Sci. (Eng.) thesis. 2020:19. (In Russ.).Ягодин М.Г. Исследование процесса и разработка технологии производства мелкодисперсных гранул жаропрочных никелевых сплавов для производства дисков газотурбинных двигателей: автореф. дис. канд. техн. наук. 2020:19.Ilyushchenko A.F. Letsko A.I., Talako T.L. Production of metal powders for additive technologies. In: Powder metallurgy: collection of scientific papers. Minsk; 2017;40:48–53. (In Russ.).Ильющенко А.Ф. Лецко А.И., Талако Т.Л. Получение металлических порошков для аддитивных технологий. Порошковая ме-таллургия: сборник научных трудов. Минск; 2017;40:48–53.Ivanov A.S. Analysis of powders for laser cladding in the restoration of agricultural machinery parts. Izvestiya Orenburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021;(5(91)):125–129. (In Russ.).Иванов А.С. Анализ порошков для лазерной наплавки при восстановлении деталей сельскохозяйственной техники. Известия Оренбургского государственного аграрного уни-верситета. 2021;(5(91)):125–129.GOST 18318 ‒ 94. Metallic powders. Determination of particle size by dry sieving. Moscow: IPK Publishing House of Standards. 1996:8. (In Russ.).ГОСТ 18318-94. Порошки металлические. Определение размера частиц сухим просеиванием. Москва: ИПК Изд-во стандартов. 1996:8.Gropyanov A.V., Sitov N.N., Zhukova M.N. Powder materials: a tutorial. St. Petersburg: VShTE SPbGUPTD; 2017:74. (In Russ.).Гропянов А.В., Ситов Н.Н., Жукова М.Н. Порошковые материалы: учебное пособие. СПб: ВШТЭ СПбГУПТД; 2017:74.Volkov A.M. Comparison of granules obtained by gas atomization and centrifugal spraying of cast blanks from the point of view of their application for the manufacture of gas turbine engine disks from heat-resistant nickel alloys. Trudy VIAM. 2018;(11(71));12–19. (In Russ.). https://doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-11-12-19Волков А.М., Шестакова А.А., Бакрадзе М.М. Сравнение гранул, полученных методами газовой атомизации и центробежного распыления литых заготовок, с точки зрения применения их для изготовления дисков ГТД из жаропрочных никелевых сплавов. Труды ВИАМ. 2018;(11(71));12–19. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-11-12-19Морунов И.В., Крылова С.Е., Оплеснин С.П. Оценка дефектов реализации процесса лазерной наплавки в промышленных условиях. В кн.: Уральская школа молодых металловедов: материалы XVIII Международной научно-технической Уральской школы-семинара металловедов – молодых ученых. Екатеринбург. 2017:21–26.Морунов И.В., Крылова С.Е., Оплеснин С.П. Оценка дефектов реализации процесса лазерной наплавки в промышленных условиях. В кн.: Уральская школа молодых металловедов: материалы XVIII Международной научно-технической Уральской школы-семинара металловедов – молодых ученых. Екатеринбург. 2017:21–26.Khakimov A.M., Zhatkin S.S., Nikitin K.V. Investigation of the parameters of direct laser growing and subsequent processing to obtain a defect-free structure of a material made of a heat-resistant EP648 alloy. In: Journal of Physics: Conference Series (Engineering and Materials Science). 2021:305–310. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2094/4/042037Khakimov A.M., Zhatkin S.S., Nikitin K.V. Investigation of the parameters of direct laser growing and subsequent processing to obtain a defect-free structure of a material made of a heat-resistant EP648 alloy. In: Journal of Physics: Conference Series (Engineering and Materials Science). 2021:305–310.Khakimov A.M., Zhatkin S.S., Nikitin K.V. Investigation of the parameters of direct laser growing and subsequent processing to obtain a defect-free structure of a material made of a heat-resistant EP648 alloy. In: Journal of Physics: Conference Series (Engineering and Materials Science). 2021:305–310.https://doi.org/10.1088/1742-6596/2094/4/042037https://doi.org/10.1088/1742-6596/2094/4/042037

The authors declare that there are no conflicts of interest present.