eng
Выпуск #7/2021
М. В. Рашковец, Н. Г. Кислов, А. А. Никулина, О. Г. Климова-Корсмик
Влияние термической обработки на структурно-фазовое состояние и ударную вязкость никелевого сплава Inconel 718 при аддитивном производстве
Влияние термической обработки на структурно-фазовое состояние и ударную вязкость никелевого сплава Inconel 718 при аддитивном производстве
Просмотры: 1355
DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2021.15.7.568.575
Проведен анализ фазового состава жаропрочного никелевого сплава Inconel 718, сформированного аддитивной технологией прямого лазерного выращивания с применением волоконного лазера ЛС‑3. Методами структурных исследований установлено, что основной упрочняющей фазой сплава после термической обработки является γ’-фаза. Выделение δ-фазы происходит в области частиц фазы Лавеса. Усталостные испытания показывают повышение ударной вязкости в 1,5 раза при смене направления выращивания с продольной ориентации на поперечную относительно динамического воздействия на материал в исходном и термически обработанном состоянии. Распространение трещины в исходном состоянии сопровождается разрушением частиц фазы Лавеса и обходом в термически обработанном материале.
Проведен анализ фазового состава жаропрочного никелевого сплава Inconel 718, сформированного аддитивной технологией прямого лазерного выращивания с применением волоконного лазера ЛС‑3. Методами структурных исследований установлено, что основной упрочняющей фазой сплава после термической обработки является γ’-фаза. Выделение δ-фазы происходит в области частиц фазы Лавеса. Усталостные испытания показывают повышение ударной вязкости в 1,5 раза при смене направления выращивания с продольной ориентации на поперечную относительно динамического воздействия на материал в исходном и термически обработанном состоянии. Распространение трещины в исходном состоянии сопровождается разрушением частиц фазы Лавеса и обходом в термически обработанном материале.
Теги: additive manufacturing heat-resistance ni-base alloys heat treatment impact toughness phase composition аддитивные технологии жаропрочные никелевые сплавы термическая обработка ударная вязкость фазовый состав
Влияние термической обработки на структурно-фазовое состояние и ударную вязкость никелевого сплава Inconel 718 при аддитивном производстве
М. В. Рашковец , Н. Г. Кислов , А. А. Никулина, О. Г. Климова-Корсмик
Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
Санкт-Петербургский морской технический университет, Санкт-Петербург, Россия
Проведен анализ фазового состава жаропрочного никелевого сплава Inconel 718, сформированного аддитивной технологией прямого лазерного выращивания с применением волоконного лазера ЛС‑3. Методами структурных исследований установлено, что основной упрочняющей фазой сплава после термической обработки является γ’-фаза. Выделение δ-фазы происходит в области частиц фазы Лавеса. Усталостные испытания показывают повышение ударной вязкости в 1,5 раза при смене направления выращивания с продольной ориентации на поперечную относительно динамического воздействия на материал в исходном и термически обработанном состоянии. Распространение трещины в исходном состоянии сопровождается разрушением частиц фазы Лавеса и обходом в термически обработанном материале.
Ключевые слова: жаропрочные никелевые сплавы, аддитивные технологии, фазовый состав, термическая обработка, ударная вязкость
Статья получена: 11.10.2021
Статья принята: 25.11.2021
Введение
Механические свойства аддитивно сформированных материалов зависят от комплексного соотношения ряда технологических параметров, поэтому оценка прочностных характеристик в условиях внешнего нагружения является важной прикладной задачей. Ряд опубликованных ранее работ описывает статические испытания, более поздние исследования посвящены оценке механических свойств при динамическом и циклическом нагружении. Прямое сравнение между собой механических характеристик аддитивно сформированных материалов затруднительно, что обусловлено высокой чувствительностью материалов к варьированию технологических параметров и условий выращивания изделий.
Опубликованные в научной литературе данные свидетельствуют о зависимости прочностных характеристик в отношении ориентации слоев и направления внешней нагрузки [1–3]. Однако не менее важным фактором является фазовый состав материалов. Исходя из этого особенно важно знать механические характеристики материала и то, какие факторы могут оказать влияние на развитие разрушения.
Жаропрочные никелевые сплавы широко применяются в авиа- и ракетостроении при производстве сложнопрофильных элементов газотурбинных двигателей. Упрочнение материалов происходит в ходе термической обработки, которая заключается не только в формировании основных интерметаллидных γ’- и γ’’-фаз, но и в растворении снижающих механические свойства фаз Лавеса, δ-фазы и карбидов [4, 5]. Широкие температурные интервалы, а также временные выдержки, которые могут достигать 32 часов [6] при термической обработке жаропрочных никелевых сплавов, подтверждают, что универсального режима, несмотря на многочисленные исследования, до сих пор не найдено. А учитывая особенности структурно-фазового состояния аддитивно сформированных материалов, влияние термической обработки, назначаемой при классических технологиях, не однозначно.
В настоящей работе представлена оценка структурно-фазового состояния и прочностных характеристик аддитивно сформированного никелевого сплава Inconel 718 в исходном и термообработанном состоянии.
Материал и методы
Исходным материалом исследований являлся сферический порошок никелевого сплава Inconel 718 cо следующим химическим составом: Ni (63.4%), Cr (21%), Mo (10%), Fe (0,8%), Al (0,4%), Ti (0,4%), Nb (3%), Si (0,5%), Mn (0,4%), C (0,1%).
Аддитивная установка прямого лазерного выращивания состояла из роботизированного комплекса LRM‑200iD 7L Fanuc, лазерного источника LS‑3 IPG Photonics, лазерной головки FLW D30 IPG Photonics со съемным соплом для наплавки SO12 Fraunhofer IWS и устройством подачи порошка в рабочую зону Sulzer Metco Twin 10C. Пучок излучения имел гаусово распределение, длину волны 1 070 нм, фокус коллимирующей линзы 200 мм, фокус коллиматора 100 мм. Качество пучка (Beam Parameter Product – BPP) 3,5 мм · мрад. Рабочая поверхность находилась на 36 мм за фокусом пучка, при этом диаметр пятна со ставил 2,6 мм. Аддитивный процесс проводился в защитной среде Ar без предварительного подогрева со следующими параметрами: мощность лазера 1300 Вт, скорость подачи порошка 0,8 г / с, скорость сканирования 25 мм / с, шаг слоя 0,6 мм.
Технологический маршрут термической обработки, выполненной в универсальной лабораторной муфельной электропечи SNOL в воздушной атмосфере, был следующий: отжиг на твердый раствор при температуре 980 °C в течение 1 часа с последующим быстрым охлаждением на воздухе и двухступенчатый отпуск при температуре 720 °C с выдержкой 8 часов и охлаждением в печи со скоростью 55 °C / час до 620 °C с дальнейшей 8‑часовой выдержкой и воздушным охлаждением до комнатной температуры.
Для анализа микроструктуры выращенного материала применялся растровый электронный микроскоп Carl Zeiss EVO50 XVP. Испытания материалов на ударный изгиб по Шарпи были проведены при помощи маятникового копра Instron CEAST 9050 Impact Pendulum по схемам, представленным на рис. 1.
Результаты и Обсуждение
Микроструктура аддитивно сформированного жаропрочного никелевого сплава Inconel 718 до термической обработки характеризовалась дендритным строением с присутствием зон сплавления между последовательными слоям (рис. 2). Матрица сплава была представлена твердым раствором на основе никеля, междендритное пространство характеризовалось наличием мелкодисперсных первичных карбидов, карбонитридов и фазы Лавеса.
Упрочняющих γ’- и γ’’- фаз выявлено не было.
Микроструктура сплава после применения термической обработки представлена на рис. 3. При реализации аддитивного процесса прямого лазерного выращивания основное влияние на перераспределение легирующих элементов, по всей видимости, оказывало наличие в матрице карбонитридов (Nb, Ti) (N, C), которые, будучи чрезвычайно устойчивыми при последующем высокотемпературном нагреве до 980 °C [7], по-прежнему содержат значительное количество ниобия, в то время как фаза Лавеса, частично растворяясь, насыщает им окружающие области, что привело к формированию δ-фазы исключительно в данных областях. Так как большинство ниобия остается в связанном состоянии в составе химических соединений (Nb, Ti)(N, C), а также он участвует в формировании δ-фазы, основной упрочняющей фазой в сплаве после термической обработки является γ’-фаза на основе химического соединения Ni3(Al, Ti) с характерной кубической морфологией и максимальным размером порядка 1 мкм.
Результаты оценки ударной вязкости аддитивно сформированных материалов показали ожидаемую зависимость от ориентации слоев и направления приложения динамической нагрузки ввиду того, что в ходе термической обработки в материале не произошел процесс рекристаллизации с сохранением дендритной структуры и наличием зон сплавления.
С приложением динамической нагрузки в продольном направлении относительно направления выращивания трещина распространялась вдоль столбчатых кристаллов.
Значение ударной вязкости в данных условиях составило 48,3 Дж / см2. Фрактографический анализ образцов с продольной ориентацией подтвердил, что разрушение проходило по междендритному пространству. На поверхности разрушения также присутствуют ямки, свидетельствующие о вязком механизме разрушения (рис. 4 а, b). Поперечная ориентация образцов динамическому удару сопровождалась повышением ударной вязкости в 1,5 раза (71,7 Дж / см2), что обусловлено дополнительными затратами энергии на торможение трещины при встрече с границами мелкодисперсных зерен, расположенных перпендикулярно ее ходу (рис. 4 b, d). Сопоставление результатов микроструктурного исследования и поверхностей разрушения после испытаний позволяет сделать вывод о том, что исходные мелкодисперсные частицы фазы Лавеса, формирующиеся при аддитивном процессе прямого лазерного выращивания в междендритных пространствах, могли способствовать зарождению и распространению трещины в отношении обеих схем нагружения (рис. 3 c, d).
После применения термической обработки уровень ударной вязкости материала вырос в 1,5 раза в отношении обеих схем нагружения. Значения ударной вязкости составили 116,7 Дж / см2 и 75 Дж / см2 для поперечной и продольной ориентации соответственно.
Характер изломов термически обработанных образцов аналогичен материалам после аддитивного процесса (рис. 5 а, b). Принимая это во внимание, можно сделать вывод о том, что основной вклад в упрочнение материала, не прошедшего рекристаллизацию при реализации термической обработки, вносит выделение γ’-фаза. Учитывая фазовый состав после термической обработки (рис. 2), можно предположить, что распространение трещины при достижении мелких закрепленных с матрицей δ-фазой частиц фазы Лавесы совершалось обходом (рис. 5 c, d).
Выводы
Исходный фазовый состав никелевого сплава системы Inconel 718 после аддитивного процесса прямого лазерного выращивания существенно влияет на фазовый состав продуктов реакции термической обработки. Нагрев до 980 °С в течение 1 часа приводит к выделению δ-фазы исключительно на участках частично растворенной фазы Лавеса. В ходе последующей операции двухступенчатого отпуска при температурах 720 °C и 620 °C с выдержками по 8 часов образуется упрочняющая γ’-фаза с характерной направленной кубической морфологией и максимальным размером порядка 1 мкм. Характеристики прочности послойно сформированного материала в значительной степени определяются отношением направления внешнего нагружения и ориентацией слоев в массиве заготовки. Разница между продольной и поперечной ориентацией слоев составляет 23,4 Дж / см2. Повышение ударной вязкости в 1,5 раза при условии сохранения столбчатой структуры после применения термической обработки аддитивно сформированного никелевого сплава Inconel 718 обусловлено выделением упрочняющей γ’-фазы.
Благодарности
Исследования выполнены при финансированной поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-38-90131 «Исследование закономерностей усталостного и динамического разрушения жаропрочных сплавов, полученных аддитивными технологиями» (2019–2021 гг.).
Исследования выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» НГТУ № 13.ЦКП.21.0034.
REFERENCES
Lewandowski J. J., Seifi M. Metal additive manufacturing: a review of mechanical properties. Annual review of materials research. 2016; 46: 151–186. DOI: 10.1146/annurev-matsci‑070115-032024.
Strößner J., Terock M., Glatzel U. Mechanical and microstructural investigation of nickel-based superalloy IN718 manufactured by selective laser melting (SLM). Advanced Engineering Materials. 2015; 17(8): 1099–1105. DOI: 10.1002/adem.201500158.
Cain V. et al. Crack propagation and fracture toughness of Ti6Al4V alloy produced by selective laser melting. Additive Manufacturing. 2015; 5: 68–76. DOI: 10.1016/j.addma.2014.12.006.
Lingenfelter A. Welding of Inconel alloy 718: A historical overview. Superalloy. 1989; 718: 673–683. DOI: 10.7449/1989/SUPERALLOYS_1989_673_683.
Gaofeng T. et al. Cooling γ’ precipitation behavior and strengthening in powder metallurgy superalloy FGH4096. Rare Metals. 2008; 27 (4): 410–417. DOI: 10.1016/S1001-0521(08)60154-0.
Lomberg B. S., Ovsepyan S. V., Latyshev V. B. Sovremennye deformiruemye zharoprochnye splavy. Trudy mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii, posvyashchennoj 100‑letiyu so dnya rozhdeniya akademika S. T. Kishkina. Nauchnye idei S. T. Kishkina i sovremennoe materialovedenie. – M.: Izd-vo VIAM NIC “Kurchatovskij institut” 2006: 75–84.
Ломберг Б. С., Овсепян С. В., Латышев В. Б. Современные деформируемые жаропрочные сплавы. Труды международной научно-технической конференции, посвященной 100‑летию со дня рождения академика С. Т. Кишкина. Научные идеи С. Т. Кишкина и современное материаловедение. – М.: Изд-во ВИАМ НИЦ «Курчатовский институт» 2006: 75–84.
Radavich J. F. The physical metallurgy of cast and wrought alloy 718. Superalloy. 1989; 718 (33): 229–240. DOI: 10.7449/1989/Superalloys_1989_229_240.
АВТОРЫ
Рашковец Мария Владимировна, mrashkovets@mail.ru, м. н. с.,
Научно-исследовательская лаборатория физико-химических технологий и функциональных материалов, ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет», Новосибирск, Россия.
ORCID 0000-0002-4045-0722
Кислов Никита Геннадьевич, nikitakislov@bk.ru, инженер отдела исследования материалов Институт лазерных и сварочных технологий, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский морской технический университет», Санкт-Петербург, Россия.
ORCID 0000-0002-1103-5802
Никулина Аэлита Александровна, a.nikulina@corp.nstu.ru, д. т. н., научный сотрудник, Центр коллективного пользования «Структура, механические и физические свойства материалов», ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет», Новосибирск, Россия.
ORCID 0000-0001-9249-2273
Климова-Корсмик Ольга Геннадьевна, o.klimova@ltc.ru, к. т. н., руководитель отдела исследования материалов, Институт лазерных и сварочных технологий, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский морской технический университет», Санкт-Петербург, Россия.
ORCID: 0000-0002-2619-8874
ВКЛАД АВТОРОВ
Рашковец Мария Владимировна: идея, планирование эксперимента, проведение эксперимента, обработка результатов, обсуждения, написание текста статьи; Кислов Никита Геннадьевич: идея, планирование эксперимента, проведение эксперимента; Никулина Аэлита Александровна: организация работы по оценке микроструктуры, предложения и замечания; Климова-Корсмик Ольга Геннадьевна: организация работы по выполнению механических испытаний, предложения и замечания.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов, а также отсутствует реальный или потенциальный конфликт интересов, имеющий отношение к результатам, описанным в данной статье.
М. В. Рашковец , Н. Г. Кислов , А. А. Никулина, О. Г. Климова-Корсмик
Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
Санкт-Петербургский морской технический университет, Санкт-Петербург, Россия
Проведен анализ фазового состава жаропрочного никелевого сплава Inconel 718, сформированного аддитивной технологией прямого лазерного выращивания с применением волоконного лазера ЛС‑3. Методами структурных исследований установлено, что основной упрочняющей фазой сплава после термической обработки является γ’-фаза. Выделение δ-фазы происходит в области частиц фазы Лавеса. Усталостные испытания показывают повышение ударной вязкости в 1,5 раза при смене направления выращивания с продольной ориентации на поперечную относительно динамического воздействия на материал в исходном и термически обработанном состоянии. Распространение трещины в исходном состоянии сопровождается разрушением частиц фазы Лавеса и обходом в термически обработанном материале.
Ключевые слова: жаропрочные никелевые сплавы, аддитивные технологии, фазовый состав, термическая обработка, ударная вязкость
Статья получена: 11.10.2021
Статья принята: 25.11.2021
Введение
Механические свойства аддитивно сформированных материалов зависят от комплексного соотношения ряда технологических параметров, поэтому оценка прочностных характеристик в условиях внешнего нагружения является важной прикладной задачей. Ряд опубликованных ранее работ описывает статические испытания, более поздние исследования посвящены оценке механических свойств при динамическом и циклическом нагружении. Прямое сравнение между собой механических характеристик аддитивно сформированных материалов затруднительно, что обусловлено высокой чувствительностью материалов к варьированию технологических параметров и условий выращивания изделий.
Опубликованные в научной литературе данные свидетельствуют о зависимости прочностных характеристик в отношении ориентации слоев и направления внешней нагрузки [1–3]. Однако не менее важным фактором является фазовый состав материалов. Исходя из этого особенно важно знать механические характеристики материала и то, какие факторы могут оказать влияние на развитие разрушения.
Жаропрочные никелевые сплавы широко применяются в авиа- и ракетостроении при производстве сложнопрофильных элементов газотурбинных двигателей. Упрочнение материалов происходит в ходе термической обработки, которая заключается не только в формировании основных интерметаллидных γ’- и γ’’-фаз, но и в растворении снижающих механические свойства фаз Лавеса, δ-фазы и карбидов [4, 5]. Широкие температурные интервалы, а также временные выдержки, которые могут достигать 32 часов [6] при термической обработке жаропрочных никелевых сплавов, подтверждают, что универсального режима, несмотря на многочисленные исследования, до сих пор не найдено. А учитывая особенности структурно-фазового состояния аддитивно сформированных материалов, влияние термической обработки, назначаемой при классических технологиях, не однозначно.
В настоящей работе представлена оценка структурно-фазового состояния и прочностных характеристик аддитивно сформированного никелевого сплава Inconel 718 в исходном и термообработанном состоянии.
Материал и методы
Исходным материалом исследований являлся сферический порошок никелевого сплава Inconel 718 cо следующим химическим составом: Ni (63.4%), Cr (21%), Mo (10%), Fe (0,8%), Al (0,4%), Ti (0,4%), Nb (3%), Si (0,5%), Mn (0,4%), C (0,1%).
Аддитивная установка прямого лазерного выращивания состояла из роботизированного комплекса LRM‑200iD 7L Fanuc, лазерного источника LS‑3 IPG Photonics, лазерной головки FLW D30 IPG Photonics со съемным соплом для наплавки SO12 Fraunhofer IWS и устройством подачи порошка в рабочую зону Sulzer Metco Twin 10C. Пучок излучения имел гаусово распределение, длину волны 1 070 нм, фокус коллимирующей линзы 200 мм, фокус коллиматора 100 мм. Качество пучка (Beam Parameter Product – BPP) 3,5 мм · мрад. Рабочая поверхность находилась на 36 мм за фокусом пучка, при этом диаметр пятна со ставил 2,6 мм. Аддитивный процесс проводился в защитной среде Ar без предварительного подогрева со следующими параметрами: мощность лазера 1300 Вт, скорость подачи порошка 0,8 г / с, скорость сканирования 25 мм / с, шаг слоя 0,6 мм.
Технологический маршрут термической обработки, выполненной в универсальной лабораторной муфельной электропечи SNOL в воздушной атмосфере, был следующий: отжиг на твердый раствор при температуре 980 °C в течение 1 часа с последующим быстрым охлаждением на воздухе и двухступенчатый отпуск при температуре 720 °C с выдержкой 8 часов и охлаждением в печи со скоростью 55 °C / час до 620 °C с дальнейшей 8‑часовой выдержкой и воздушным охлаждением до комнатной температуры.
Для анализа микроструктуры выращенного материала применялся растровый электронный микроскоп Carl Zeiss EVO50 XVP. Испытания материалов на ударный изгиб по Шарпи были проведены при помощи маятникового копра Instron CEAST 9050 Impact Pendulum по схемам, представленным на рис. 1.
Результаты и Обсуждение
Микроструктура аддитивно сформированного жаропрочного никелевого сплава Inconel 718 до термической обработки характеризовалась дендритным строением с присутствием зон сплавления между последовательными слоям (рис. 2). Матрица сплава была представлена твердым раствором на основе никеля, междендритное пространство характеризовалось наличием мелкодисперсных первичных карбидов, карбонитридов и фазы Лавеса.
Упрочняющих γ’- и γ’’- фаз выявлено не было.
Микроструктура сплава после применения термической обработки представлена на рис. 3. При реализации аддитивного процесса прямого лазерного выращивания основное влияние на перераспределение легирующих элементов, по всей видимости, оказывало наличие в матрице карбонитридов (Nb, Ti) (N, C), которые, будучи чрезвычайно устойчивыми при последующем высокотемпературном нагреве до 980 °C [7], по-прежнему содержат значительное количество ниобия, в то время как фаза Лавеса, частично растворяясь, насыщает им окружающие области, что привело к формированию δ-фазы исключительно в данных областях. Так как большинство ниобия остается в связанном состоянии в составе химических соединений (Nb, Ti)(N, C), а также он участвует в формировании δ-фазы, основной упрочняющей фазой в сплаве после термической обработки является γ’-фаза на основе химического соединения Ni3(Al, Ti) с характерной кубической морфологией и максимальным размером порядка 1 мкм.
Результаты оценки ударной вязкости аддитивно сформированных материалов показали ожидаемую зависимость от ориентации слоев и направления приложения динамической нагрузки ввиду того, что в ходе термической обработки в материале не произошел процесс рекристаллизации с сохранением дендритной структуры и наличием зон сплавления.
С приложением динамической нагрузки в продольном направлении относительно направления выращивания трещина распространялась вдоль столбчатых кристаллов.
Значение ударной вязкости в данных условиях составило 48,3 Дж / см2. Фрактографический анализ образцов с продольной ориентацией подтвердил, что разрушение проходило по междендритному пространству. На поверхности разрушения также присутствуют ямки, свидетельствующие о вязком механизме разрушения (рис. 4 а, b). Поперечная ориентация образцов динамическому удару сопровождалась повышением ударной вязкости в 1,5 раза (71,7 Дж / см2), что обусловлено дополнительными затратами энергии на торможение трещины при встрече с границами мелкодисперсных зерен, расположенных перпендикулярно ее ходу (рис. 4 b, d). Сопоставление результатов микроструктурного исследования и поверхностей разрушения после испытаний позволяет сделать вывод о том, что исходные мелкодисперсные частицы фазы Лавеса, формирующиеся при аддитивном процессе прямого лазерного выращивания в междендритных пространствах, могли способствовать зарождению и распространению трещины в отношении обеих схем нагружения (рис. 3 c, d).
После применения термической обработки уровень ударной вязкости материала вырос в 1,5 раза в отношении обеих схем нагружения. Значения ударной вязкости составили 116,7 Дж / см2 и 75 Дж / см2 для поперечной и продольной ориентации соответственно.
Характер изломов термически обработанных образцов аналогичен материалам после аддитивного процесса (рис. 5 а, b). Принимая это во внимание, можно сделать вывод о том, что основной вклад в упрочнение материала, не прошедшего рекристаллизацию при реализации термической обработки, вносит выделение γ’-фаза. Учитывая фазовый состав после термической обработки (рис. 2), можно предположить, что распространение трещины при достижении мелких закрепленных с матрицей δ-фазой частиц фазы Лавесы совершалось обходом (рис. 5 c, d).
Выводы
Исходный фазовый состав никелевого сплава системы Inconel 718 после аддитивного процесса прямого лазерного выращивания существенно влияет на фазовый состав продуктов реакции термической обработки. Нагрев до 980 °С в течение 1 часа приводит к выделению δ-фазы исключительно на участках частично растворенной фазы Лавеса. В ходе последующей операции двухступенчатого отпуска при температурах 720 °C и 620 °C с выдержками по 8 часов образуется упрочняющая γ’-фаза с характерной направленной кубической морфологией и максимальным размером порядка 1 мкм. Характеристики прочности послойно сформированного материала в значительной степени определяются отношением направления внешнего нагружения и ориентацией слоев в массиве заготовки. Разница между продольной и поперечной ориентацией слоев составляет 23,4 Дж / см2. Повышение ударной вязкости в 1,5 раза при условии сохранения столбчатой структуры после применения термической обработки аддитивно сформированного никелевого сплава Inconel 718 обусловлено выделением упрочняющей γ’-фазы.
Благодарности
Исследования выполнены при финансированной поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-38-90131 «Исследование закономерностей усталостного и динамического разрушения жаропрочных сплавов, полученных аддитивными технологиями» (2019–2021 гг.).
Исследования выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» НГТУ № 13.ЦКП.21.0034.
REFERENCES
Lewandowski J. J., Seifi M. Metal additive manufacturing: a review of mechanical properties. Annual review of materials research. 2016; 46: 151–186. DOI: 10.1146/annurev-matsci‑070115-032024.
Strößner J., Terock M., Glatzel U. Mechanical and microstructural investigation of nickel-based superalloy IN718 manufactured by selective laser melting (SLM). Advanced Engineering Materials. 2015; 17(8): 1099–1105. DOI: 10.1002/adem.201500158.
Cain V. et al. Crack propagation and fracture toughness of Ti6Al4V alloy produced by selective laser melting. Additive Manufacturing. 2015; 5: 68–76. DOI: 10.1016/j.addma.2014.12.006.
Lingenfelter A. Welding of Inconel alloy 718: A historical overview. Superalloy. 1989; 718: 673–683. DOI: 10.7449/1989/SUPERALLOYS_1989_673_683.
Gaofeng T. et al. Cooling γ’ precipitation behavior and strengthening in powder metallurgy superalloy FGH4096. Rare Metals. 2008; 27 (4): 410–417. DOI: 10.1016/S1001-0521(08)60154-0.
Lomberg B. S., Ovsepyan S. V., Latyshev V. B. Sovremennye deformiruemye zharoprochnye splavy. Trudy mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii, posvyashchennoj 100‑letiyu so dnya rozhdeniya akademika S. T. Kishkina. Nauchnye idei S. T. Kishkina i sovremennoe materialovedenie. – M.: Izd-vo VIAM NIC “Kurchatovskij institut” 2006: 75–84.
Ломберг Б. С., Овсепян С. В., Латышев В. Б. Современные деформируемые жаропрочные сплавы. Труды международной научно-технической конференции, посвященной 100‑летию со дня рождения академика С. Т. Кишкина. Научные идеи С. Т. Кишкина и современное материаловедение. – М.: Изд-во ВИАМ НИЦ «Курчатовский институт» 2006: 75–84.
Radavich J. F. The physical metallurgy of cast and wrought alloy 718. Superalloy. 1989; 718 (33): 229–240. DOI: 10.7449/1989/Superalloys_1989_229_240.
АВТОРЫ
Рашковец Мария Владимировна, mrashkovets@mail.ru, м. н. с.,
Научно-исследовательская лаборатория физико-химических технологий и функциональных материалов, ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет», Новосибирск, Россия.
ORCID 0000-0002-4045-0722
Кислов Никита Геннадьевич, nikitakislov@bk.ru, инженер отдела исследования материалов Институт лазерных и сварочных технологий, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский морской технический университет», Санкт-Петербург, Россия.
ORCID 0000-0002-1103-5802
Никулина Аэлита Александровна, a.nikulina@corp.nstu.ru, д. т. н., научный сотрудник, Центр коллективного пользования «Структура, механические и физические свойства материалов», ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет», Новосибирск, Россия.
ORCID 0000-0001-9249-2273
Климова-Корсмик Ольга Геннадьевна, o.klimova@ltc.ru, к. т. н., руководитель отдела исследования материалов, Институт лазерных и сварочных технологий, ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский морской технический университет», Санкт-Петербург, Россия.
ORCID: 0000-0002-2619-8874
ВКЛАД АВТОРОВ
Рашковец Мария Владимировна: идея, планирование эксперимента, проведение эксперимента, обработка результатов, обсуждения, написание текста статьи; Кислов Никита Геннадьевич: идея, планирование эксперимента, проведение эксперимента; Никулина Аэлита Александровна: организация работы по оценке микроструктуры, предложения и замечания; Климова-Корсмик Ольга Геннадьевна: организация работы по выполнению механических испытаний, предложения и замечания.
КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов, а также отсутствует реальный или потенциальный конфликт интересов, имеющий отношение к результатам, описанным в данной статье.
Отзывы читателей
